宇宙中有落单的黑洞？

没想到宇宙中的重力怪物也可能惨遭开除──最近天文学家观测到一个遥远、结构散乱的星系出现两个神秘亮点，代表很可能有个超大质量黑洞被赶出老家。

浪迹天涯：主图中的星系包含两个亮点，都放出明亮的可见光，但其中只有一个会放出X射线（请见小图）。会发出X射线的光源有可能是一个被逐出该星系的超大质量黑洞，比太阳重好几百万倍。图片提供：NASA/CXC/SAO/F. Civanoet al./STScI/CFHT

如果这个说法证实了，就能证明引力超强的黑洞也符合爱因斯坦的广义相对论，也代表有些巨大的黑洞被从原本隶属的星系甩出来，在宇宙中四处漫游。然而美国麻州哈佛─史密松天体物理中心的学者罗拉．伯雷查（Laura Blecha）指出，这类离群索居的黑洞虽然不容小觑，但在宇宙中毕竟算是特例。

针对这个距离地球有将近四十亿光年之遥的CID-42星系，伯雷查和哈佛─史密松天体物理中心的天文观测学者芙兰希丝卡．西凡诺（Francesca Civano）及其他同仁进行了仔细的X射线观测。日前哈伯太空望远镜侦测到两个亮度极高的可见光源，一个约位于CID-42星系的中心处，另一个则在较外围，此后伯雷查和西凡诺的研究团队便开始专注观察这个区域。由于年代晚近的CID-42星系应该是两个巨大星系相撞后残留下来的天体，因此这两个可见光源很可能是超大质量黑洞。

根据美国航太总署钱卓拉X射线天文台（Chandra X-ray Observatory）的观测结果，这两个可见光源之中，只有一个会发出X射线，这个光源距离该星系中心点大约八千光年，所释出的高能量辐射线代表那里有个超大质量黑洞正吞噬着周遭的气体。

在这份研究中，伯雷查模拟了有黑洞的星系相撞的情形，并说明他们的研究成果点出两种可能：第一，这两个光源很可能是星系相撞、CID-42诞生时所产生的超大质量黑洞，如果是这样，位于该星系中心点的紧密光源应该也会发出X射线，而，在宇宙中绕行的钱卓拉X射线天文台之所以观测不到X射线，可能是因为这个黑洞被浓密的尘埃挡住，才导致无法侦测到。

第二种可能则是那个位于星系中心的光源只是一个有许多新星形成的区域，是晚近的星系并吞（galactic merger）造成的，而且确实不会发出X射线。假设是这种情形，那么位于外围、会发散X射线的那个光源就是唯一的黑洞，这个黑洞的质量是太阳的好几百万倍，而且正以每秒两千公里的速度被驱出CID-42星系。

而这个速度确实符合不对称的重力波所应产生的速度。重力波就是时空中的波动，根据爱因斯坦预测，当黑洞之类的极重物体加速时，便会产生重力波。而这份于6月10日发表在《天文物理期刊》（The Astrophysical Journal）的研究指出，如果一个黑洞往四周发送的重力波不对称，黑洞就会往重力波较小的那个方向前进，且速度大得足以从原本所在的星系飞出去。

美国马里兰大学的理论天文物理学者柯尔．米勒（Cole Miller）指出：“在以前到现在的所有观测结果之中，这的确最有可能是一个往后退的超大质量黑洞。”他也表示，如果这个黑洞后退的说法没被推翻，伯雷查等人的这份研究就“能证明广义相对论即便在引力超强的空间中也适用。”

未来的观测计划可继续研究这两个光源究竟是否都是黑洞。米勒表示，比方说如果这两个光源都是超大质量黑洞，最后会合并在一起，那它们发出的可见光应该会随着时间改变，演变过程短则数年，长则数十年。使用无线电波望远镜，就可以找到这两个光源在CID-42星系中的确切位置，并观测靠近中心点的那个光源是否符合超大质量黑洞的特征，亦即放出很强的无线电讯号，或者只是一个有许多新星形成的区域。

米勒和伯雷查都表示，虽然想到宇宙中有看不见的黑洞浪子被赶出原本的星系，四处游荡，把所到之处都吸干抹净，这情境似乎很吸引人，但这类流浪的超大质量黑洞毕竟是少数。米勒说，截至目前为止，天文学家在各个大型星系的中心点都能找到黑洞，代表黑洞很少被踢到星系边陲。然而伯雷查也表示，因为位于星系中心的超大质量黑洞会喷射出风和许多物质，影响星星成形，因此如果有黑洞离家出走，就会影响星系的演化。