流浪黑洞的消失環節可能正影響宇宙空間

作者 | 發布日期 2020 年 06 月 28 日 0:00 | 分類 天文 Telegram share ! follow us in feedly


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《Monthly Notices of the Royal Astronomical Society

(本文由 台北天文館 授權轉載;首圖來源:pixabay