詹姆斯·韦伯望远镜证实首个超大质量“流浪”黑洞的存在

天文学家们利用詹姆斯·韦伯太空望远镜（JWST）获取的数据，正式确认了第一个被逐出其宿主星系之外的超大质量黑洞的存在。这一观测结果巩固了2023年由哈勃望远镜首次捕捉到的初步证据，当时哈勃望远镜曾探测到一个指向该大质量天体正在移动的拉长线性结构。

这颗被“流放”的宇宙天体位于一个相互作用的环状星系系统内部，该系统被形象地称为“宇宙猫头鹰”。这个系统距离地球约90亿光年。这颗黑洞的质量相当于太阳质量的1000万倍，正以大约每秒1000公里的速度（约合每小时220万英里）疾驰。这个速度足以克服其母星系的引力束缚，使其径直冲向星系际空间。

该流浪天体快速运动的有力佐证，在于其前方形成了一个巨大的弓形激波（bow-shock），以及其后方拖曳着一条长达约20万光年（62千秒差距）的发光气体线性尾迹。通过精确测量这条尾迹尖端处气体速度的梯度变化，科学家们验证了其运动速度，该速度比地球上的音速快了大约3000倍。根据土耳其方面的资料，该天体被标记为RBH-1，其估算速度约为每秒954公里。

由耶鲁大学的彼得·范·多库姆（Peter van Dokkum）领导的研究团队，借助JWST上的近红外光谱仪（NIRSpec）对这些数据进行了核实。NIRSpec仪器清晰地揭示了在激波前沿和后方区域之间存在一个显著的速度差异，该差异约为每秒600公里。这一发现直接印证了过去五十年来科学文献中讨论的理论预测，即超大质量黑洞合并的后果之一。科学家们认为，该天体被驱逐的机制源于双超大质量黑洞合并过程中，因不对称的推力而产生的引力波反冲（gravitational wave recoil kick）。

目前，这颗黑洞已经偏离其初始位置约23万光年，预计它将在星系际空间中继续穿行数十亿年。该黑洞留下的尾迹正在产生冲击波，这些冲击波会加热并压缩星系际气体，这可能在运动天体后方引发新恒星的形成。对这条尾迹的观测——其长度可能达到银河系直径的两倍——为天文学家们在未来的探索任务中寻找类似被抛射出的黑洞提供了全新的观测标志，可谓是“拨云见日”般的重大进展。