流浪黑洞的消失環節可能正影響宇宙空間

宇宙中，有許多星系在巨大合併中匯聚在一起的例子，這過程歷經數十億年，整個太空充滿恆星與氣體。大多數情況下，我們知道星系如何合併，但我們不清楚超大質量黑洞，在星系核心會發生什麼事。

天文學家認為兩個星系核可能合併成更大的黑洞，且會釋放出重力波。但星系核中，如果存在不對性，則新形成的黑洞可能消除，並受重力波影響在宇宙產生空間縮放，且伴隨成群恆星。

這種超緻密恆星系統（HCSS）超大質量黑洞，上面僅束縛著萬有引的恆星，逐漸消失在宇宙中。超緻密恆星系統的存在，將是令人信服的重力波反作用力的證據。目前為止始終沒找到任何東西。

▲ 藝術家對星團黑洞的想像。（Source：CfA/M. Weiss）

但在大尺度發生的事，也應該在較小尺度上發生。恆星質量級黑洞可以合併，透過重力波干涉儀已檢測到一些黑洞合併事件。銀河系初期中央黑洞可能較小，與一個矮星系合併，也包含一個較小的中央黑洞小合併。

這將在恆星質量及超質量類之間產生一個黑洞，一個中等質量黑洞，質量是太陽質量 100~10,000 倍，並帶有恆星：基本上是一個小的緻密恆星系統。

模擬預測，在星系光暈（如銀河系）應該有數百個流浪黑洞。荷蘭太空研究所（SRON）和拉德堡德大學的天文學家認為，超緻密恆星系統可能已被以前的調查（如 Gaia 和史隆數位巡天計畫）觀測到。但研究團隊想尋找更多訊息時，卻意識到目前還沒對這類超緻密恆星系統有任何詳細預測。因此，即使它們隱藏在海量資料裡，也無計可施。

一份新論文模擬這些星團，並詳細預測顏色、外觀和光譜，推估它們在望遠鏡觀測下的模樣。如果它們確實被找到，而不是因重力波的反作用力。地表的中等黑洞證據很薄弱，一般認為是黑洞的「遺失環節」，黑洞很難偵測到。雖然有些偵測暗示黑洞的存在，但目前並無定論。

荷蘭太空研究所天文學家 Davide Lena 認為是否有中等質量黑洞尚有爭議。如果找到朝緻密恆星星團，我們將認為中等質量黑洞存在。我們可透過光譜觀測超緻密恆星星團，並測量黑洞的質量來證實它存在。我們也不知道超大質量黑洞能否合併，超大質量黑洞是太陽質量的百萬至數十億倍，且有成熟的星系核心。模擬預測，當兩個超大質量黑洞繞行軌道相距 1 秒（3.2 光年）時，軌道能量將使它們在穩定的軌道相互擺動長達數十億年。

但我們知道，恆星質量的黑洞（太陽質量 5~100 倍）可以合併。如果可在銀河光暈找到超緻密恆星系統，表示中等質量的黑洞也可以合併。相反的，這將強烈暗示更大質量的黑洞也可以合併。這篇研究發表於《M onthly N otices of the Royal Astronomical Society》。