矮星系中发现“迷途”黑洞？天文学家挑战传统黑洞成长理论

中国青年报客户端讯（中青报·中青网记者 张渺）中国科学院上海天文台科研人员在距离地球2.3亿光年的矮星系中，发现了一个偏离星系中心近3千光年的“迷途”黑洞。这一近邻矮星系中的“离核、原位吸积、带喷流”黑洞，是目前红移最低、证据最扎实的案例之一。这项发现进一步强化了“黑洞增长并非仅限星系中心”的认识，也为理解早期宇宙中超大质量黑洞的快速生长提供了新视角。相关研究成果于9月5日在《科学通报》期刊在线发表。

据了解，在传统印象中，大质量黑洞往往“盘踞”在星系中心，被视为星系的“心脏”依托“中央气体库”集中进食而迅速长大。但越来越多的观测表明，某些黑洞并不老老实实待在星系中心，而是偏离核心，在星系盘或外侧边缘地带“游离”。矮星系质量小、演化历史相对简单，就像“宇宙化石”，保存了早期黑洞成长的线索。理论预测，星系并合后的引力波反冲或者多体相互作用，容易让黑洞在浅引力势阱的矮星系里被踢出中心，成为在星系外围游荡的黑洞。一些模拟甚至指出，相当比例的矮星系黑洞会偏离中心达到一千秒差距量级（约3千光年），但长期以来缺少直接、明确的观测证据。

为此，安涛研究员带领的国际团队把目光投向了一颗名为MaNGA 12772-12704的矮星系，它距离地球仅约2.3亿光年。基于“近邻星系光谱巡天”的积分视场光谱数据，科研人员发现，这个星系呈现较弱的活动星系核（AGN）特征，星系整体形态规整、没有明显并合或双AGN迹象。但关键一点是，与之成协的射电辐射并不在星系的几何中心，而是偏离中心将近3千光年。

为了确认其本质，研究团队利用甚长基线阵列射电望远镜，在1.6 GHz和4.9 GHz两个波段开展了深度成像，观测结果都显示出典型的AGN特征。团队专门系统梳理了1993—2023年间的档案数据，发现该源在几十年尺度上呈现非单调的“时强时弱”变化，符合“长期、原位吸积”的行为。这与超新星遗迹的常见规律明显不同，从而有效排除了其他可能性。结合其宿主星系恒星质量，黑洞质量的经验估计约为30万倍太阳质量，属于中等质量黑洞范畴。综合多个观测特征，可以确认这是一个正在活跃吸积、拥有喷流的游离黑洞，且是目前红移最低的矮星系此类案例之一。

“就像一座被‘流浪黑洞’点燃的宇宙灯塔，它虽然离开了星系中心，却依旧在向外喷射能量。”论文第一作者刘媛琪说。

这一成果为早期宇宙超大质量黑洞的“分布式进食/多点生长”提供了实证支撑。此外，黑洞虽然位于“郊区”也能对宿主环境产生影响。流浪黑洞也能喷射出强劲的物质流，向周围气体注入能量、扰动动力学并调控恒星形成。

“这促使我们思考，早期宇宙中的黑洞成长未必只靠在星系中心‘一口气吃胖子’，也可能依赖在星系各处的零散进食与后续并合，从而在不足十亿年的时间内成长为上亿倍太阳质量的庞然大物。”论文通讯作者安涛说。

来源：中国青年报客户端