探秘黑洞系列之十：科學家們看見了銀河系裡一顆流浪黑洞的「尾巴」

原創：鄭娟娟

不是所有的黑洞都像電影《星際穿越》中模擬的那樣擁有明亮的吸積盤（有關吸積盤的簡單介紹，可以參考探秘黑洞系列之九），在廣袤的宇宙中，漂浮著不計其數的「安靜」黑洞，要想發現這些安靜黑洞的蹤跡，難度係數當然很大啦。

在探秘黑洞系列之八中，我們了解到一種新的黑洞探測方法，加拿大滑鐵盧大學物理與天文學系教授Avery Broderick，與該校科學院博士生Mansour Karami，以及美國和伊朗的同事合作，將微引力透鏡和無線電波干涉測量組合成一個系統來觀測黑洞，通過這個新方法，科學家們每年大約可以觀測到10個黑洞，這是目前已知的兩年內黑洞觀測數量的兩倍。

接下來介紹的黑洞的新發現和此前的觀測方法都不一樣，它更多的算一個意外收穫。這次，天文學家們好像碰巧「捉住」了一個恆星質量黑洞的「尾巴」。

由日本慶應大學的研究生Masaya Yamada和慶應大學教授Tomoharu Oka領導的研究小組，分別在智利使用ASTE望遠鏡和在日本野邊山宇宙電波觀測所使用45米射電望遠鏡，觀察了遠在1萬光年之外的超新星殘骸W44的環繞分子雲。研究小組的主要目標，是檢測超新星爆炸中到底有多少能量轉移到周圍的分子雲里。不料，這團分子雲卻給他們帶來了一個驚喜——有跡象顯示，在W44的邊緣似乎隱藏著一個黑洞。

在觀測期間，研究人員發現了一團行蹤詭異的緻密分子雲，他們給它起了個名字：「子彈」——它的運行速度超過了100公里/秒，遠遠大於星際空間的音速（超過了2個數量級）。n「子彈」大小為2光年，它正逆著銀河系的旋轉向後移動。

為了調查「子彈」的具體情況，研究團隊使用了文中上述的兩架望遠鏡進行密集觀測。觀測數據顯示，「子彈」似乎擁有巨大的動能，從超新星殘骸W44的邊緣「跳」了出來。

「子彈」中的絕大部分都在以50公里/秒的速度膨脹，但它尖端部分的速度卻達到了120公里/秒。研究顯示，「子彈」的動能是超新星W44所注入動能的幾十倍，在普通環境下似乎不可能產生這樣的能量雲。

研究團隊就子彈的形成提出了兩種可能情形。在兩個情形中，一個暗而緻密的引力源——極有可能是黑洞，扮演了主要角色。第一個情形是「爆炸模型」，超新星爆炸殘骸不斷膨脹的氣體外殼恰巧經過一個靜態的黑洞，黑洞的引力將氣體拉向自己，並引起了爆炸，而爆炸則使得氣體朝著地球的方向加速運動。在這種情形中，天文學家們估算黑洞的質量應該是3.5倍的太陽質量，或者更大。第二個情形是「侵入模型」，一個高速黑洞風暴式地穿過一團緻密的氣體雲，氣體被黑洞強大的引力拖拽形成氣流。在這種情形中，天文學家們估算黑洞的質量應該是36倍的太陽質量，或者更大。但是根據現有的數據集，研究團隊很難確定哪一種情形的可能性更大。

目前的理論研究預測，在銀河系中應該有1億到10億個黑洞存在，然而通過觀測識別的黑洞僅僅有60個左右。Tomoharu Oka認為，他們找到了一種新方法來發現那些「流浪」的黑洞，他們會繼續觀測和研究，搞清楚到底是哪一種原因導致了「子彈」的情形，並且，還將使用射電干涉儀進行更高解析度的觀測（例如使用阿塔卡瑪大型毫米波/亞毫米波陣列ALMA），以獲得有關黑洞的更加確鑿的證據。

更多具體細節可參看研究小組撰寫的論文，鏈接如下：

https://arxiv.org/abs/1612.04503

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