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宇宙中的大部分都在远离我们。这并不是说我们特别令人厌恶;而是宇宙正在膨胀,将大多数其他星系推开。来自遥远星系的光线通过这个膨胀的空间传播到我们这里,这使得它们的光线被拉伸到更长或更红的波长。结果,大多数星系的光谱都表现出红移。
现在,天文学家意外地发现了一个有史以来最大的蓝移,这个蓝移出现在一个星团中,这个星团可能被一个巨大的黑洞以抛物线的方式甩向我们。
在小距离内,引力逆转了宇宙的膨胀,因此适度的蓝移很常见。太阳系和星系都没有膨胀。甚至本星系群——包含银河系的约 75 个星系的集合——也没有膨胀。事实上,本星系群中最大的成员,仙女座星系正向我们移动:它的蓝移为每秒 300 公里。
然而,天文学家在超出本星系群边界很远的地方发现了一个蓝移为每秒 1,026 公里的物体,远远超过之前仙女座星系中一颗恒星创下的 780 公里/秒的记录。“处于极端总是很有趣的,”哈佛-史密森尼天体物理学中心的 Nelson Caldwell 说,他不仅发现了这个,也发现了早期的那个。“那也是完全的意外!”
天文学家已经记录了当喷流或爆炸将碎片射向我们时更大的速度,但他们从未见过任何恒星、星团或星系的主体表现出如此极端的蓝移。
Caldwell 和他的同事正在测量 M87 周围星团的多普勒频移,M87 是位于室女座星系团中心的巨大椭圆星系,距离地球 5400 万光年。与仅拥有两个巨型星系(仙女座星系和我们自己的银河系)的本星系群不同,室女座星系团拥有数十个大型星系。M87 拥有大量密集排列的星团,称为球状星团。银河系拥有大约 160 个已知的球状星团,而 M87 则拥有大约 10,000 个。此外,M87 的中心有一个黑洞,它的质量使银河系的黑洞相形见绌,重量是太阳的 60 亿到 70 亿倍,是银河系中心四百万太阳质量黑洞质量的一千多倍。
2005 年,天文学家报告发现了一颗所谓的超高速恒星,这颗恒星被银河系中心的黑洞踢走了。根据二十年前提出的一个想法,当一个双星系统足够接近一个黑洞时,一颗恒星会落入其中,损失大量能量;为了守恒能量,另一颗恒星会高速射出。
一个不同的三体场景可能解释了 Caldwell 团队称之为第一个超高速球状星团的现象。如果 M87 的黑洞实际上由两个相互环绕的黑洞组成,它们可能会将一个过于靠近的星团甩开。星团的引力导致两个黑洞更加靠近,从而损失了转移到星团的轨道能量。如果它朝我们的方向冲去,即使它起源的星系具有每秒 1,307 公里的红移,它也会获得较大的蓝移。天文学家已将他们的工作提交给《天体物理学杂志通讯》。
“这是一个非常有趣的物体,”佛罗里达理工学院的天文学家 Daniel Batcheldor 说,他与研究人员没有关系。“我们确实怀疑过去 M87 的中心有一个双黑洞,但我们认为现在没有了。”两个大型星系(每个星系都有自己的黑洞)碰撞在一起后可能会出现双黑洞。此外,这种星系合并将解释 M87 的巨大尺寸。当其中心黑洞仍然是两个独立的超大质量黑洞时,它可能已经将星团抛开了。但是 Batcheldor 说,发生蓝移的物体可能是一个位于 M87 远侧的矮星系,它正在坠入星系,这解释了它朝向我们方向的高速度。
额外的观测至关重要。“要真正确定它是从 M87 中喷射出来的,我们需要知道它的距离,”Caldwell 说。哈勃太空望远镜可以瞥见星团中最亮的恒星,这将揭示它有多远。如果它比 M87 更近,那将有利于喷射场景。
尽管该物体具有极端的蓝移,但它不会撞击我们,因为它肯定有一些横向运动。但它面临着孤独的未来。“这个东西最终会离开室女座,然后在星系团之间,”Caldwell 说。“如果它真的是被某种双黑洞机制喷射出来的,那么可能应该还有一些。我们肯定会继续寻找。”