星系团Abell 2261的合成图像。图像中间为星系团中心的大椭圆星云。
天文家认为,多数星系的中心区域都潜伏着超大质量黑洞。M87是唯一一个被人类直接拍摄到的黑洞,其质量高达24亿太阳质量。位于星系团Abell 2261核心的大星系距地球约27亿光年,其中或许蕴藏着一个更大的中央黑洞。
根据星系质量估计,这个“噬光怪物”可能重达30亿~1000亿太阳质量。然而,到目前为止,天文学家编织的观测网还从未捕捉到这个庞大的黑洞。
此前,研究人员利用NASA钱德拉X射线天文台在1999年和2004年收集的数据,试图搜寻来自星系中心的X射线流。X射线是黑洞的潜在特征:当物质落入黑洞深渊时会加速并显著升温,释放出大量高能X射线。然而,这次搜寻任务一无所获。
现在,据livescience.com网站报道,科学家利用钱德拉天文台2018年的观测结果对该星系X射线开展了进一步探索。这项新研究不仅着眼于星系中心,还考虑了黑洞在一次巨大的星系合并事件后,被撞向星系腹地的可能性。相关结果发表于arXiv预印本网站。
当黑洞和其他大质量物体碰撞时,会在时空中产生涟漪(即引力波)。如果碰撞事件产生的引力波在各个方向上并不都对称,最终可能会将合并后的超大质量黑洞推离合并星系的中心。目前,这种“反冲”黑洞还只是假想事物。
NASA工作人员在一份关于这项新研究的声明中写道,“现在,我们还不清楚超大质量黑洞是否会相互靠近,产生引力波并合并。目前,天文学家只证实了规模小得多的黑洞合并事件。对反冲超大质量黑洞的探测,将激励科学家使用并发展天文台来寻找合并超大质量黑洞产生的引力波。”
研究人员表示,Abell 2261的中央星系是寻找超大质量黑洞合并事件的理想区域,因为它包含了若干剧烈合并事件的迹象。例如,哈勃太空望远镜和地面斯巴鲁望远镜的观测结果显示,Abell 2261中央星系核心区域的密度比同等规模星系的预估值大得多。而最致密的恒星斑块距离星系中心约2000光年——这是非常惊人的距离。
在此次探索任务中,密歇根大学研究人员Kayhan Gultekin领导的团队发现:最稠密的热气团并没有处于星系的中心区域。此外,无论是在星系核心,还是在更远的巨大恒星团中,钱德拉的数据都没有指出任何重要的X射线源。因此,失踪的超大质量黑洞仍是未解之谜。研究人员表示,NASA计划于2021年10月启动的詹姆斯·韦伯太空望远镜也许能揭晓答案。如果詹姆斯·韦伯太空望远镜仍未能发现该黑洞,那么最好的解释是,它很可能已经被反冲作用推出星系中心了。
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