基本介紹
- 中文名：卡岡圖雅黑洞
- 外文名：Gargantua
- 別名：卡岡都亞黑洞
- 分類：黑洞
- 質量：1億倍太陽質量
- 距地距離：約 1✕10 光年(卡岡圖雅為假想天體，數據來源於網路)
基本信息,物理特徵,探究過程,
基本信息
《星際穿越》里的大黑洞“卡岡圖雅”周圍，為什麼看不到太多明亮的星星呢天文學家最新的一項發現，或許可以解釋其中的原因。圖片來源：華納兄弟
正在熱映的影片《星際穿越》里，“卡岡圖雅”可以說是當仁不讓的主宰，不僅扭曲時空為複雜的故事提供了上演的舞台，還首次將超大質量黑洞逼真地映射在大銀幕上，並由此引發了一場全民科普熱潮。比如一些死理性派就吐槽說——超大質量黑洞不是應該位於星系中心，被無數明亮的恆星包圍嗎。為什麼電影裡“卡岡圖雅”周圍看不到多少恆星，如果沒有被恆星包圍，它周圍吸積盤裡的物質又是從哪裡來的。
無獨有偶，在11月21日出版的《皇家天文學會月報》（Monthly Notices of the Royal Astronomical Society）上，一個國際天文學家團隊公布了一項新發現，或許可以為《星際穿越》里孤獨的“卡岡圖雅”提供一個合理解釋。
物理特徵
他們分析了多個天文台站長達數十年的觀測數據，在距離地球大約9000萬光年的一個矮星系中，發現了一個不同尋常的光點。那個矮星系名為馬卡良117，位於北斗七星的斗勺之中。那個光點則被稱為SDSS 1133，特徵與超大質量黑洞相符。儘管超大質量黑洞通常存在於星系中心，但SDSS 1133距離這個矮星系的核心至少有2600光年。
2013年6月，這些科學家利用位於夏威夷莫納克亞山頂凱克天文台口徑10米的凱克Ⅱ望遠鏡，獲得了這個天體的高解析度近紅外影像。通過對照片的分析，他們發現SDSS 1133的發光區域寬度不到40光年，而馬卡良117的中心也顯現出了恆星密集形成的跡象，還有其他特徵表明這個星系最近發生過動盪。
探究過程
研究團隊猜測，這可能是兩個星系及其中心黑洞併合的後果。兩個星系的碰撞與併合，會瓦解它們原本的形狀，產生新一輪恆星形成熱潮。如果每個星系的中心都有一個超大質量黑洞，在兩個星系合二為一之後，它們就會在新的星系中心構成一對“雙星”，最終也會合併在一起。
按照愛因斯坦的引力理論，黑洞在併合過程中會以引力輻射的形式釋放大量能量。不斷加速的質量會向四面八方輻射出引力波，也就是時空結構中的漣漪。如果兩個黑洞質量相同，自轉也相同，它們的併合產生的引力波在各種方向上就會是均勻的。但更可能出現的狀況是，它們的質量和自轉都不一樣，這就會產生不平衡的強力波輻射，將黑洞朝相反方向彈射出去。
這樣的彈射有可能足夠強勁，直接把黑洞扔出它所在的星系，從此永無止境地在星系際空間流浪下去。更常見的情況是，黑洞被彈射到一個長橢圓軌道上。儘管位置發生了變化，被彈射出去的黑洞仍會保留它周圍的熾熱氣體，繼續發光發亮，直到這些氣體全部被它耗盡為止。
聽起來是不是很像《星際穿越》里的“卡岡圖雅”，一個遠離星系中心、孤獨遊蕩在黑暗之中的超大質量黑洞。就這個問題，果殼網“科學人”專門採訪了這項研究的第一作者、瑞士蘇黎世聯邦理工學院的天文學家麥可·科斯（Michael Koss）。
“‘卡岡圖雅’有可能是一個與SDSS 1133類似的超大黑洞，”雖然還沒有看過《星際穿越》，科斯已經跟其他看過電影的合作者討論過相關的話題，“電影中的這個黑洞，是在影射仙女座大星系（M31）中心的那個黑洞，那個質量超大而又以最高速度自轉的黑洞。40億年後，如果我們的銀河系與仙女座大星系發生併合，也會發生一場劇烈的黑洞彈射。”
斯科對“科學人”解釋說，“一個被彈射出星系的黑洞，確實比位於星系緻密中心的黑洞要孤獨許多。但很有可能，這個黑洞仍然會保留一部分氣體和物質在它的吸積盤中，或者在穿越星系的過程中沿途吸積一部分物質。吸積，或者說物質落向黑洞而釋放出引力能，是已知利用質量來獲取能量的效率最高的方式，因此黑洞通過吸積盤來維持較長時間（比如上百萬年）的發光，其實消耗不了太多的物質。”
不過，研究團隊還無法百分百確定，SDSS 1133就一定是一個被彈射出原星系的超大黑洞。另外一種可能，它是一顆極為罕見的高光度藍變星（Luminous Blue Variable，LBV）。此類恆星在最終爆炸前很久，便會經歷周期性的爆發，將大量質量拋入太空。按照這種解釋，SDSS 1133可能是有史以來觀測到的周期最長的高光度藍變星。
我們銀河系中距離最近的此類恆星，是大質量雙星系統海山二（η Carinae），其中包含了一顆質量約為太陽90倍的高光度藍變星。在1838年到1845年間，這個系統經歷了一場爆發，拋射出至少10倍太陽質量的物質，使得它成為當時天空中第二明亮的星星。19世紀90年代，它又經歷了一場規模較小的爆發。
如果把SDSS 1133解釋成一顆高光度藍變星，這顆恆星至少必須從1950年開始就幾乎持續不斷地爆發，直到2001年亮度達到頂峰，並發生超新星爆炸。1950年之前的望遠鏡，不論是空間解析度還是靈敏度，都不足以檢測到這個天體。但如果真是高光度藍變星的持續爆發，現有觀測記錄就足以使得它成為最長久和最持續的高光度藍變星。
科斯說，根據手頭掌握的數據，還無法分辨它到底是哪種情況。過去6個月來，SDSS 1133增亮明顯，如果這一趨勢持續下去，就將支持黑洞解釋。為了更細緻地分析這個天體，研究團隊計畫在2015年10月，利用哈勃空間望遠鏡上的宇宙起源攝譜儀，對它進行紫外線觀測。
不管這是一個被驅逐的超大質量黑洞，還是一顆罕見恆星的臨終表演，SDSS 1133似乎都是天文學家以前從來沒有看到過的一種天文現象。
