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天文新知

合併後的黑洞會被踢出星團?


 
關於星系中心的超大質量黑洞是如何形成,一個主要理論是階段合併(hierarchical merging)——即超大質量黑洞是由一系列恆星級黑洞合併形成。球狀星團或星系中心的核星團(nuclear star clusters)等密集環境可能提供黑洞不斷合併的機會,但合併產生的重力波也可能阻礙黑洞繼續合併。

黑洞合併產生的重力波會放出能量和動量,這個能量可能讓合併後的黑洞獲得大量速度,估計達每秒數百或數千公里。如果一個黑洞受到足夠大的衝擊,它將離開它形成的星團並進入深空,如此進一步合併的機會就下降許多。如果大部分黑洞下場如此,將動搖超大質量黑洞分階段形成的主要理論。

最近來自印度Parthapratim Mahapatra所領導的團隊將數學模型應用於LIGO和Virgo探測到的47個黑洞合併事件,以研究黑洞被踢出不同類型星團的可能性。團隊估計了每個事件的衝擊速度,這取決於合併黑洞的質量比、角動量和其他因素。例如GW190521——迄今為止檢測到最大規模的黑洞合併事件,他們估計像GW190521這樣的合併將有50%的機會以700公里/秒的速度保留在核星團內,意味著GW190521的巨大產物很可能在未來再次合併。

不過球狀星團相比核星團更不容易保留合併後的黑洞,因為球狀星團的逃逸速度較低。在其中40個事件中,團隊估計有17個會留在核星團內,只有2個可以留在球狀星團內。這項研究未必是階段合併(hierarchical merging)理論的有力支持,但也找出了它可能發生的環境,對未來的研究仍有重要意義。(編譯/虞景翔)
資料來源:AAS NOVA

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