是谁在遥远的星系中心丢了一个超大质量的黑洞？

您可能会认为，在等于太阳质量300万倍的超大质量黑洞周围存在物体将是困难的。 但是星系J0437 + 2456确实做到了这一点。 这是怎么做到的呢？

答案可能是：另一个超大质量黑洞的存在。

我们认为，每个大星系中心都有一个超大质量的黑洞，其质量是太阳质量的几百万甚至数十亿倍。总的来说，我们也希望这个怪物位于星系的正中央。我们称其为动态中心，是银河系中所有其他物体围绕其旋转的点。Sgr A *确实如此，它是银河系中心的黑洞。

在近红外哈勃太空望远镜的影像中看到的螺旋星系SDSS J043703.67 + 245606.8，具有一个相对于星系本身移动的中央超大质量黑洞。图片来源：NASA / ESA / STScI / 珍妮·格林

但每个地方都是这样吗？我们知道，重力较小的较小星系可能具有偏移的黑洞。但在那些情况下，黑洞通常重量较轻且更容易移动，很可能是星系与另一星系碰撞时产生的。这会造成重力破坏，使黑洞偏离中心。

在更大的星系中有可能吗？为了找出答案，几年前，一组天文学家做了一件有趣的事情。如果黑洞正在远离银河系的中心移动，那么相对于我们，黑洞和银河系将具有两个不同的速度。 可以将它想像成坐公交车的乘客站起来，沿着过道向后走。如果你站在公共汽车后面，它可能会以每小时50公里的速度离开你。但由于乘客自身的运动，乘客将以每小时48公里的速度移动。

获得星系的整体速度并不难。进行频谱测量可以通过多普勒频移为您提供速度，并且可以通过观测恒星、气体云等来实现。但是，您如何测量黑洞的速度？
 

带吸积盘和喷嘴的黑洞

艺术家对黑洞的构想是，物质在吸积盘中盘旋，一团物质从其上喷出。图片来源：NASA / 加州理工学院

这些黑洞中有一些是活跃的，这意味着它们正在积极地吞噬材料。 该物质在黑洞周围形成一个圆盘，由于内部摩擦，该圆盘变得非常热。物质中的一部分实际上是水蒸气，即水分子。 物理的奇异使他们能够像微波激射器一样在微波中发光，这相当于激光的微波。这些光源非常强大（在这种情况下它们被称为超大质量光源，非常酷不是吗？），并且可以以非常特定的波长发射这种光。它们是如此强大，可以从数亿光年的距离中被检测到！由于这种材料在黑洞周围盘旋，因此测量该光的多普勒频移将为您提供黑洞本身的速度。

如果黑洞位于星系中心并且不移动，则星系和黑洞的速度将相同。他们观察到有九个星系确实如此，但是一个名为SDSS J043703.67 + 245606.8（简称为J0437）的星系却不是这样。他们测算出了差异，却很难确定。

快进到现在。该团队的许多成员重新观察了J0437，获得了更好的观察结果并使用了更精确的分析方法。他们使用巨大的Arecibo射电望远镜（在它不幸消亡之前）观察氢气，使用Gemini望远镜以及一系列称为甚长基线干涉测量法（VLBI）的射电望远镜观察恒星和其他种类的气体，精确度激增。

他们发现该星系确实以每秒约4860-4900公里的速度远离我们（由于宇宙的膨胀），而黑洞却以仅4809公里/秒的速度远离我们。那比银河系慢得多！ 换句话说，黑洞正以大约50 千米/秒的速度在银河系内部移动，这非常快，特别是考虑到其质量为300万太阳。
 

融合黑洞

艺术家描绘了两个黑洞互相围绕，旋转不对齐。 图片来源：LIGO / 加州理工学院 / MIT /索诺马州立大学

是什么原因造成的？三个原因：黑洞可能在具有另一个大黑洞的二元系统中，并且当它绕其绕行时，我们正在看到该速度。像这样的双子黑洞应该很常见，但是很难检测到。如果真的是这种情况，那就很酷了。

第二种原因是，如果黑洞曾经是双子黑洞，但是两个黑洞合并了。这释放出大量的能量，有时能量被引导到一侧。这就像火箭一样，以相当不错的速度将黑洞推开。这也很难检测。如果为真，则非常酷。

第三种方法是两个星系碰撞并合并，一个星系的超大质量黑洞朝合成星系的中心坠落。如果是这种情况，您可以预期星系本身会受到某种方式的干扰，实际上，J0437中的恒星和气体的观测结果似乎表明，它们在最近的宇宙历史中的某个时期被合并扰动了。因此这种情况也是可能的。

另一方面，当两个星系的黑洞在中间相遇时，星系合并后也可能会出现二元黑洞。因此，要知道到底是什么并不容易，事实上，天文学家们还没有就黑洞为何在星系的核心周围徘徊而得出任何肯定的结论。

好消息是，目前表明有可能找到这样的星系，这是寻找任性的超大质量黑洞的可行方法。 我们希望有很多这样的黑洞，而且知道这种情况的发生频率将为了解星系的秘密生活提供重要线索。他们多久合并一次？这些黑洞以后会怎样？这发生在星系中的百分比是多少？

星系已经存在了很长时间，几乎与宇宙本身一样长，并且有很多历史可供我们解开。令人高兴的是，那里有数十亿个星系可供研究。如此大的样本量甚至会发生罕见的怪异事情，因此，我们看的越多，发现的黑洞就越多。