通常，大質量黑洞被視為星系的“心臟”，“盤踞”在星系中心。但越來越多的觀測表明，部分黑洞會偏離核心，在星系盤或外側邊緣地帶“游離”。矮星系質量小、演化歷史相對簡單，其保存了早期黑洞成長的線索。理論預測表明，星系合并后的引力波反沖或多體相互作用，使黑洞在淺引力勢阱的矮星系里，易被踢出中心，成為在星系外圍游蕩的黑洞。也有模擬實驗指出，相當比例的矮星系黑洞會偏離中心，達到一千秒差距量級。但長期以來，相關研究缺少直接、明確的觀測證據。
近日，中國科學院上海天文臺等科研團隊，在距離地球約2.3億光年（紅移z≈0.017）的矮星系MaNGA 12772-12704里，發現了一個“不安分”的黑洞，它沒有待在星系核心，而是偏離中心近1千秒差距（約3千光年），并噴射出射電噴流。這一近鄰矮星系中的“離核、原位吸積、帶噴流”黑洞，是目前紅移最低、證據最扎實的案例之一。這一發現強化了學界對“黑洞增長并非僅限星系中心”的認識，為理解早期宇宙中，超大質量黑洞快速生長提供了新視角。
研究團隊基于近鄰星系光譜巡天（MaNGA）的積分視場光譜數據發現，該星系呈現較弱的活動星系核（AGN）特征，即星系整體形態規整、沒有明顯并合或雙AGN跡象，且與之成協的射電輻射不在星系幾何中心，而是偏離中心近一千秒差距。為了確認其本質，研究團隊利用甚長基線陣列射電望遠鏡（VLBA），在1.6GHz和4.9GHz，兩個波段開展了深度成像。結果顯示，該源與星系中心的角距離為2.68角秒（對應0.94千秒差距），射電核心亮溫度超十億開爾文，且在1.6GHz圖像上，觀測到了沿東南方向，延伸長約2.2秒差距（約7.2光年）的射電輻射結構，這些均為典型的AGN特征。同時，研究團隊系統梳理了1993年至2023年間的檔案數據，發現該源在幾十年尺度上，呈現非單調的“時強時弱”變化，符合“長期、原位吸積”行為，這與超新星遺跡在數年時標內，單調衰減的常見規律明顯不同。進一步，研究團隊結合其宿主星系恒星質量、黑洞質量的經驗，估計其約為30萬倍太陽質量，屬于中等質量黑洞范疇。綜合多個觀測特征，研究團隊確認這是一個正在活躍吸積、擁有噴流的游離黑洞。
該研究以一個中等質量黑洞量級的離核、原位吸積來源證明，黑洞不在中心也能穩定吸積并形成噴流，為早期宇宙超大質量黑洞的“分布式進食/多點生長”提供了實證支撐。此外，該研究提示，“流浪黑洞”可噴射出強勁的物質流，向周圍氣體注入能量、擾動動力學并調控恒星形成，這引發學界重新審視黑洞-星系共演化，即黑洞不只是中心“引擎”，還可能在星系外側改寫宿主的生命歷程。
這項研究讓“流浪黑洞”從理論猜想變為直接觀測。下一步，隨著FAST核心陣和平方公里陣列射電望遠鏡（SKA）的建成，天文學家有望以更高靈敏度和分辨率進行系統巡天，探測到更微弱的射電信號，繼而直接分辨出亞秒差距級別的微型噴流，為偏核黑洞確認和統計研究帶來突破。
9月5日，相關研究成果發表在《科學通報》（Science Bulletin）上。研究工作得到國家自然科學基金委員會、科學技術部、上海市、新疆維吾爾自治區等的支持。
論文鏈接
左上圖為光學積分視場單元光譜圖，右上圖為對應像素的BPT診斷圖，利用星系光譜里幾條特定發射線的比例，來區分星系的電離源來自恒星形成和活動星系核的貢獻。左下圖為光學觀測圖與射電FIRST巡天觀測等值線。右下圖射電射電甚長基線干涉陣列VLBA觀測到的核-噴流結構。
本文鏈接：科學家發現矮星系里的“迷途”黑洞http://www.sq15.cn/show-12-1725-0.html
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