流浪黑洞

王安逸

在科幻大片《星际穿越》中，男女主角前往黑洞附近的某颗行星，并在那里待了1小時，而在一个距离黑洞遥远的世界上此时已经过了十多年。黑洞会让时间变慢是有科学依据的。科学家惊奇地发现，有时，当黑洞互相靠近并彼此碰撞时，竟然会创生能够在太空中游走的黑洞——“流浪黑洞”。黑洞碰撞看似稀奇，但我们所处的银河系将与室女星系在40亿年后发生碰撞，届时位于这两个星系中心的超大质量黑洞也将碰撞、合并。

2000年，美国科学家加来道雄发现，在银河系的外围存在一些会移动的黑洞。它们一路游走，一路吞噬沿途的所有物质。

这些流浪黑洞没有黑洞常见的吸积盘（比如人马座A和位于m87星系中心的超大质量黑洞），因此难以发现它们的行踪。

星系碰撞的过程极其复杂，而不像两辆汽车迎面相撞那么简单直接。星系中含有大量气体、恒星、行星、小行星和暗物质。当两个星系撞在一起时，上述物质会彼此作用，相互交换天量的能量和角动量。最终，相撞的黑洞会发生融合。

黑洞的结构

黑洞在融合过程中会释放强烈的引力波，期间可能会将其中一个黑洞弹射出去，科学家将此称为“引力反冲”。吸积盘围绕黑洞旋转，并不断被拖入黑洞中。然而，在黑洞吞噬周围物质的同时，被吞噬物质的角动量并没有凭空消失，而是转移给了黑洞。虽然黑洞本质上只是体积无限小的奇点，但是它们依然在旋转，因此黑洞也具有角动量。当两个黑洞互相碰撞时，它们各自的稳态都会被搅乱，物质和能量的分布变得极不均匀：有的地方能量多，有的地方能量少，于是，一部分黑洞就在巨大的能量差下，以直线运动的形式被猛烈弹射出去。

这些可怕的宇宙杀手是如何长成吞噬一切的怪物的？科学家认为，流浪黑洞最初由潜伏在那些小个子星系（也被称为“矮星系”）中央的黑洞演化而来。在数十亿年的漫长岁月中，多个矮星系逐渐融合成普通大小的星系，也就是和银河系差不多大小，这些星系中央的小型黑洞也逐渐融合成更大的黑洞。

当两个星系碰撞后，会形成一个“遗迹黑洞”和一个被弹射出去的“反冲黑洞”，后者就是流浪黑洞。流浪黑洞能够逃逸到星系的外围，例如银河系最外层的光晕区。据统计，在银河系外围潜藏着数以百计的流浪黑洞，其中每个的质量都在0.1万～10万个太阳质量。

2020年的一项研究表明，大量超大质量的流浪黑洞正在宇宙中穿梭。据科学家测算，在我们周围宇宙中的所有黑洞中，约10%的黑洞质量来自这些流浪黑洞，数以百计的流浪黑洞早晚都会经过银河系。

不过，你不用担心，因为地球是安全的——目前观测到的哪怕距离地球最近的流浪黑洞也在数千光年之外。天文学家尤其希望能找到流浪黑洞，因为它们都是银河系的历史遗迹。通过研究流浪黑洞，我们就能了解银河系的过去，以及早期宇宙中黑洞的形成过程。