流浪黑洞的消失环节可能正影响宇宙空间

宇宙中,有许多星系在巨大整合中汇聚在一起的例子,这过程历经数十亿年,整个太空充满恒星与气体。大多数情况下,我们知道星系如何整合,但我们不清楚超大质量黑洞,在星系核心会发生什么事。

天文学家认为两个星系许可能整合成更大的黑洞,且会释放出重力波。但星系核中,如果存在不对性,则新形成的黑洞可能消除,并受重力波影响在宇宙产生空间缩放,且伴随成群恒星。

这种超致密恒星系统(HCSS)超大质量黑洞,上面仅束缚着万有引的恒星,逐渐消失在宇宙中。超致密恒星系统的存在,将是令人信服的重力波反作用力的证据。目前为止始终没找到任何东西。

艺术家对星团黑洞的想象。(Source:CfA/M. Weiss)

但在大尺度发生的事,也应该在较小尺度上发生。恒星质量级黑洞可以整合,通过重力波干涉仪已检测到一些黑洞整合事件。银河系初期中央黑洞可能较小,与一个矮星系整合,也包含一个较小的中央黑洞小整合。

这将在恒星质量及超质量类之间产生一个黑洞,一个中等质量黑洞,质量是太阳质量100~10,000倍,并带有恒星:基本上是一个小的致密恒星系统。

模拟预测,在星系光晕(如银河系)应该有数百个流浪黑洞。荷兰太空研究所(SRON)和拉德堡德大学的天文学家认为,超致密恒星系统可能已被以前的调查(如Gaia和史隆数字巡天计划)观测到。但研究团队想寻找更多消息时,却意识到目前还没对这类超致密恒星系统有任何详细预测。因此,即使它们隐藏在海量资料里,也无计可施。

一份新论文模拟这些星团,并详细预测颜色、外观和光谱,推测估计它们在望远镜观测下的模样。如果它们确实被找到,而不是因重力波的反作用力。地表的中等黑洞证据很薄弱,一般认为是黑洞的“遗失环节”,黑洞很难侦测到。虽然有些侦测暗示黑洞的存在,但目前并无定论。

荷兰太空研究所天文学家Davide Lena认为是否有中等质量黑洞尚有争议。如果找到朝致密恒星星团,我们将认为中等质量黑洞存在。我们可通过光谱观测超致密恒星星团,并测量黑洞的质量来证实它存在。我们也不知道超大质量黑洞能否整合,超大质量黑洞是太阳质量的百万至数十亿倍,且有成熟的星系核心。模拟预测,当两个超大质量黑洞绕行轨道相距1秒(3.2光年)时,轨道能量将使它们在稳定的轨道相互摆动长达数十亿年。

但我们知道,恒星质量的黑洞(太阳质量5~100倍)可以整合。如果可在银河光晕找到超致密恒星系统,表示中等质量的黑洞也可以整合。相反的,这将强烈暗示更大质量的黑洞也可以整合。这篇研究发布于《MonthlyNoticesof the Royal Astronomical Society》

发表评论