研究银河系超大质量黑洞的天文学家发现了“令人信服的证据”,最终有助于解释其神秘的过去。
人马座A*位于银河系中心26000光年之外,是一个巨大的时空裂缝,质量是太阳的400万倍,宽度为1460万英里(2350万公里)。
但是黑洞是如何形成的,以及为什么它会以惊人的速度旋转,并且与星系的其他部分偏离方向,这些都是未知的。现在,从2022年首次捕捉到黑洞图像的望远镜获得的数据揭示了一条线索:我们今天看到的人马座a *是在数十亿年前与另一个巨大黑洞的灾难性合并中诞生的,它仍然显示出这次剧烈碰撞的影响。研究人员在9月6日的《自然天文学》杂志上发表了他们的研究结果。
“这一发现为我们理解超大质量黑洞的生长和进化铺平了道路,”该研究的主要作者、拉斯维加斯内华达大学(UNLV)的天体物理学家王意涵在一份声明中说。“人马座A*的高旋转错位表明它可能与另一个黑洞合并,极大地改变了它的旋转幅度和方向。”
尽管人马座a *只占银河系质量的0.0003%,但它是一个强大的引擎,它周期性地吸收物质,然后以接近光速的速度喷出物质,创造了一个反馈过程,从一开始就塑造了我们的银河系。
科学家们认为,这个巨大的黑洞一开始和其他黑洞很像,是在吞噬任何靠近它的东西之前,从一颗巨大的恒星或气体云的坍塌中诞生的。在膨胀到巨大的尺寸之后,黑洞甚至可以以其他超大质量黑洞为食。
超大质量黑洞合并发生在整个星系合并的时候。银河系盘上的颠簸和扭结表明,在过去的120亿年中,它可能与至少12个星系相撞。但天文学家仍然不确定黑洞合并在创造超大质量黑洞方面有多重要,也不确定时空中的撕裂是否仅仅通过消耗气体和尘埃就能增长到如此令人难以置信的比例。
为了寻找人马座A*起源的直接证据,这项新研究的研究人员利用从事件视界望远镜(Event Horizon Telescope)获取的数据,创建了一个黑洞随时间变化的模型。通过大量的模拟,天文学家发现,黑洞不寻常的旋转——与我们星系的旋转完全不一致——最好的解释是与另一个星系的超大质量黑洞的大规模合并事件。
“这次合并可能发生在大约90亿年前,在银河系与盖亚-土卫二星系合并之后,”研究报告的合著者、加州大学洛杉矶分校的物理学和天文学教授张兵在声明中说。这次合并不仅为黑洞可以通过吞噬自己的同类而变得越来越大的观点提供了证据,而且还“为我们银河系的动态历史提供了见解,”张补充说。
为了进一步发现巨大黑洞在宇宙中合并的证据,研究人员说,他们正在等待太空引力波望远镜的建造,比如美国宇航局和欧洲航天局的激光干涉仪空间天线(LISA)项目。一旦LISA在2035年被送入太空,它将探测到超大质量黑洞碰撞时在时空中产生的冲击波。