新研究发现，黑洞“交通堵塞”迫使宇宙怪物相撞

在冰雪中的玫瑰

艺术家对超大质量黑洞的描绘。（图片来源：Mark Garlick/科学图片库/Getty Images）

据美国生活科学网站（Robert Lea）：你还以为上下班高峰期很糟糕！新的研究表明，一些“宇宙十字路口”的“红绿灯”失灵，认为黑洞碰撞几乎是不可避免的。

在所有大星系的中心都有被称为超大质量黑洞的宇宙怪物，这些巨大的空洞围绕着星系中的一切。这种漩涡行为影响了银河系巨星所享用的物质盘、恒星及其系统，甚至还有其他黑洞，尽管它们的质量较小。

超大质量黑洞周围的这种行为似乎也会导致宇宙“交通堵塞”，而这些堵塞实际上可能是减缓恒星质量黑洞轨道的一个组成部分。而且，受影响的黑洞不再快速移动，可能会被迫碰撞、合并并形成一个更大的子黑洞。

然后，由于交通堵塞罪魁祸首超大质量黑洞的巨大引力影响，这个黑洞的质量可以达到太阳的数百万（甚至数十亿）倍，这个过程会重复。这导致了更多的黑洞碰撞，随着时间的推移，这些碰撞会产生越来越大的恒星质量黑洞，质量在300到几百太阳质量之间。

缩小来看，所有这些都意味着超大质量黑洞周围的环境非常适合促进其他黑洞的生长。

一些超大质量黑洞被称为吸积盘的气体和尘埃盘包围；正是这个圆盘逐渐给黑洞提供了能量。超大质量黑洞的引力在吸积盘中产生强大的潮汐力，使吸积盘发出明亮的光芒，形成一个被称为活动星系核（AGN）的区域。

莫纳什大学的科学家领导的一个团队研究了吸积盘中发现的动力学以及嵌入其中的黑洞，从而得出了新的交通堵塞发现。

当恒星质量的黑洞位于这些吸积盘中时，它们与周围气体的相互作用会导致它们在吸积盘中迁移。该团队推测，这会导致恒星质量黑洞在他们称之为“迁移陷阱”的区域积累。这使得两个恒星质量黑洞因交通堵塞而在这些区域相遇、碰撞和合并的可能性比周围星系的其他任何地方都大。



两个黑洞碰撞合并的例子，这可能发生在没有红绿灯的繁忙宇宙十字路口。（图片来源：SXS（模拟极限时空）项目）

团队负责人、莫纳什大学物理与天文学院研究员叶夫根尼·格里申将交通堵塞的类比更进一步，事实上，他将超大质量黑洞周围恒星质量黑洞的这些迁移陷阱与地球上没有红绿灯的繁忙十字路口进行了比较。

Grishin说：“我们研究了这些繁忙的十字路口有多少，在哪里。”。“热效应在这一过程中起着至关重要的作用，影响着迁移陷阱的位置和稳定性。其中一个含义是，我们没有看到迁移陷阱发生在光度大的活动星系中。”

该团队的研究结果不仅对我们理解恒星质量黑洞之间的合并是如何进行的有重大意义，而且因为这些合并在时空中产生了一系列被称为引力波的微小涟漪，这些发现也有助于推动引力波天文学的发展。

Grishin总结道：“我们对这些结果感到兴奋，现在我们离发现黑洞在星系核中的融合位置和方式又近了一步。”。“引力波天文学和活动星系核研究的未来非常有希望。

“尽管有这些重大发现，但关于黑洞及其周围环境的物理原理仍有很多未知之处。”

该团队的研究发表在《皇家天文学会月报》上。