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这是一幅失控超大质量黑洞的艺术家想象图,黑洞留下了一串长约20万光年的年轻恒星“尾迹”。
在浩瀚深空的阴影中,一个质量相当于2000万个太阳的超大质量黑洞正以前所未有的速度“抛弃”它的家园。借助詹姆斯·韦伯太空望远镜(JWST)的尖锐目光,天文学家首次捕捉到了这个宇宙巨兽逃离宿主星系时留下的波浪,揭开了一段跨越数十万光年的暴力往事。
远在太空中的冲击波可能是首个确认的“失控”超大质量黑洞的标志,该黑洞正以每小时220万英里(约360万公里/小时)的速度逃离宿主星系。
这项研究已提交给《天体物理学快报》,首席研究作者、耶鲁大学天文学与物理学教授皮特·范·多库姆表示,这是继五十年理论研究后,首次确认失控超大质量黑洞。他告诉LiveScience:“显而易见的下一步是寻找更多实例。”
哈勃太空望远镜拍摄的候选失控黑洞周围区域图像,框内高亮显示。黑洞留下的轨迹非常微弱,最初研究人员以为这是哈勃相机的伪影。
该候选黑洞最早于2023年由范·多库姆团队通过哈勃望远镜的档案图像发现。当时图像中出现了一条横跨20万光年,相当于银河系直径两倍的年轻恒星“尾流”。范·多库姆解释说:“我们怀疑这个奇异天体可能是失控的超大质量黑洞,但我们没有‘确凿证据’。”
为此,团队转向了以“灵敏度和锐利度”著称的JWST。观测画面令团队震惊:中红外仪器以前所未有的清晰度呈现了黑洞逃逸前缘的弓形冲击波。“这有点像船只产生的波浪,”范·多库姆说,“在这种情况下,飞船是一个黑洞,非常难以被看到,但我们可以看到‘水’,实际上是氢气和氧气,黑洞推向它前面。”
JWST的观测显示,失控天体前缘明显存在冲击波或船首激波。
范·多库姆对此感到满足,并指出JWST的数据与哈勃、凯克天文台的多波段数据完美契合。他认为,超大质量黑洞被从星系中撕裂的唯一方式是至少有两个、甚至三个黑洞发生了极近距离的强烈引力相互作用,这种遭遇的暴力程度是“相当震撼”的。
研究失控黑洞有助于科学家理解星系的演化。至于未来,范·多库姆提到欧几里得望远镜和即将问世的南希·格雷斯·罗曼太空望远镜将是更有前景的巡天仪器。他表示:“这能告诉我们这种情况发生的频率,这是我们非常想知道的。”
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