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超大质量黑洞会有朋友吗?

根据星系形成的本质,答案似乎是肯定的。事实上,在宇宙中,成对的超大质量黑洞应该是非常常见的(一个质量超过太阳100万倍的黑洞被称为超大质量黑洞)

隐藏在银河系中心的超大质量黑洞被称为Sgra*,其质量约为太阳的400万倍。黑洞是太空中重力太强的地方,无论是粒子还是光线都无法逃脱。围绕Sgra*的是一个密集的恒星群。准确测量这些恒星的轨道可以让天文学家确认这个超大质量黑洞的存在,了解它的质量。20多年来,科学家们一直在监测这些围绕超大质量黑洞的恒星轨道。根据观察结果,研究人员最近发现,如果黑洞真的有朋友,很可能是我们附近的第二个黑洞,质量至少是太阳的10万倍。

几乎每个星系中心都有一个超大质量的黑洞,我们的银河系就是一个例子。这些超大质量黑洞的质量是太阳的数百万到数十亿倍。目前,天文学家仍在研究为什么许多星系中心经常有这样一个超大质量的黑洞。一种流行的观点认为,超大质量的黑洞可能有朋友。

为了理解这一观点,我们需要回到宇宙只有1亿岁左右的时代,这是第一个星系出现的时代。当时星系比今天小很多,质量只有银河系质量的万分之一左右。在这些早期的星系中,第一批质量约为太阳数十倍至数千倍的恒星在死亡后创造了黑洞。这些黑洞下沉到重力的中心,也就是它们星系的中心。由于星系是通过合并和碰撞进化而来的,星系之间的碰撞会导致超大质量黑洞的形成——这是故事的关键部分。之后成对的黑洞会继续碰撞,体积也会增加。

如果一个朋友真的在超大质量黑洞周围的近轨上旋转,那么星系的中心就会被锁定在复杂的相互运动中。朋友的引力也会影响附近的恒星,干扰它们的轨道。也就是说,这两个相互包围的超大质量黑洞会同时对周围的恒星施加自己的引力。

两个黑洞的重力牵引着周围的恒星,使它们改变轨道;换句话说,在这对超大质量黑洞周围旋转一周后,恒星将无法完全回到原来的位置。

天文学家可以根据对可能的超大质量黑洞和周围恒星之间引力的相互作用的理解来预测恒星的行为。他们可以将预测结果与观测结果进行比较,然后确定恒星的可能轨道,并推测超大质量黑洞是否真的有同伴受到重力影响。

有一颗被天文学家深入研究的恒星,叫S0-2,位于星系中心,每16年绕中心的超大质量黑洞环绕。通过研究这颗恒星,天文学家可以学到很多与这个可能的第二个黑洞有关的信息,比如它的质量不能超过1万倍的太阳质量,它们之间的距离不能超过200倍的地日距离,否则天文学家可以从SO-2的轨道上观察到这样一个黑洞对它的影响。

但这并不意味着有一个更小的同伴黑洞不能继续隐藏在那里。它可能会以一种我们无法轻易探测到的方式影响SO-2的轨道。

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