黑洞也会“流浪”

在传统印象中，大质量黑洞往往“盘踞”在星系中心。然而，中国科学院上海天文台科研人员在距离地球约2.3亿光年的矮星系里发现了一个“不安分”的黑洞，它没有待在星系核心，而是偏离中心近1千秒差距（约3千光年），并且喷射出射电喷流。这一近邻矮星系中的“离核、原位吸积、带喷流”黑洞，是目前红移最低、证据最扎实的案例之一。这项发现进一步强化了“黑洞增长并非仅限星系中心”的认识，也为理解早期宇宙中超大质量黑洞的快速生长提供了新视角。相关成果于北京时间9月5日在线发表于《科学·通报》（Science Bulletin）上。

矮星系质量小、演化历史相对简单，它们就像“宇宙化石”，保存了早期黑洞成长的线索。理论预测，星系并合后的引力波反冲或者多体相互作用，容易让黑洞在浅引力势阱的矮星系里被踢出中心，成为在星系外围游荡的黑洞。一些模拟甚至指出，相当比例的矮星系黑洞会偏离中心达到1千秒差距量级，但缺少直接、明确的观测证据。

中国科学院上海天文台安涛研究员带领的国际团队把目光投向了一个名为MaNGA 12772-12704的矮星系，它距离地球仅约2.3亿光年。科研人员发现这个星系呈现较弱的活动星系核（AGN）特征，整体形态规整、没有明显并合或双AGN迹象。但关键一点是，与之成协的射电辐射并不在星系的几何中心，而是偏离中心将近1千秒差距。团队利用甚长基线阵列射电望远镜，在1.6GHz和4.9GHz两个波段开展了深度成像。结果显示，该源与星系中心的角距离为2.68角秒（对应0.94千秒差距），射电核心亮温度超过十亿开尔文，在1.6GHz图像上观测到沿东南方向延伸长约2.2秒差距（7.2光年）的射电辐射结构——这些都是典型的AGN特征。

不仅如此，团队还系统梳理了1993—2023年间的档案数据，发现该源在几十年尺度上呈现非单调的“时强时弱”变化，符合“长期、原位吸积”的行为；这与超新星遗迹在数年时标内单调衰减的常见规律明显不同，从而有效排除了“伪装者”。结合其宿主星系恒星质量，黑洞质量的经验估计约为30万倍太阳质量，属于中等质量黑洞范畴。综合多个观测特征，可以确认：这是一个正在活跃吸积、拥有喷流的游离黑洞，而且是目前最临近（红移最低）的矮星系此类案例之一。刘媛琪助理研究员形象地比喻：“就像一座被‘流浪黑洞’点燃的宇宙灯塔，它虽然离开了星系中心，却依旧在向外喷射能量。”

该研究让“流浪黑洞”从理论猜想变为直接观测。随着下一代望远镜到来，“迷途黑洞”或许不再罕见——未来，极大口径光学望远镜将能精确测定矮星系的光学中心和结构，深度获取高分辨率光谱，分辨弱或被掩蔽的AGN特征，发现更多离核或游离黑洞候选体，扩展样本规模。也就是说，宇宙中漂泊的黑洞并不罕见，它们像是星系边缘的“隐形旅人”，静默而深远地影响着星系的生命历程。 本报记者 郜阳