流浪黑洞

王安逸

在科幻大片《星際穿越》中，男女主角前往黑洞附近的某顆行星，并在那里待了1小時，而在一個距離黑洞遙遠的世界上此時已經過了十多年。黑洞會讓時間變慢是有科學依據的。科學家驚奇地發現，有時，當黑洞互相靠近并彼此碰撞時，竟然會創生能夠在太空中游走的黑洞——“流浪黑洞”。黑洞碰撞看似稀奇，但我們所處的銀河系將與室女星系在40億年后發生碰撞，屆時位于這兩個星系中心的超大質量黑洞也將碰撞、合并。

2000年，美國科學家加來道雄發現，在銀河系的外圍存在一些會移動的黑洞。它們一路游走，一路吞噬沿途的所有物質。

這些流浪黑洞沒有黑洞常見的吸積盤（比如人馬座A和位于m87星系中心的超大質量黑洞），因此難以發現它們的行蹤。

星系碰撞的過程極其復雜，而不像兩輛汽車迎面相撞那么簡單直接。星系中含有大量氣體、恒星、行星、小行星和暗物質。當兩個星系撞在一起時，上述物質會彼此作用，相互交換天量的能量和角動量。最終，相撞的黑洞會發生融合。

黑洞的結構

黑洞在融合過程中會釋放強烈的引力波，期間可能會將其中一個黑洞彈射出去，科學家將此稱為“引力反沖”。吸積盤圍繞黑洞旋轉，并不斷被拖入黑洞中。然而，在黑洞吞噬周圍物質的同時，被吞噬物質的角動量并沒有憑空消失，而是轉移給了黑洞。雖然黑洞本質上只是體積無限小的奇點，但是它們依然在旋轉，因此黑洞也具有角動量。當兩個黑洞互相碰撞時，它們各自的穩態都會被攪亂，物質和能量的分布變得極不均勻：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，以直線運動的形式被猛烈彈射出去。

這些可怕的宇宙殺手是如何長成吞噬一切的怪物的？科學家認為，流浪黑洞最初由潛伏在那些小個子星系（也被稱為“矮星系”）中央的黑洞演化而來。在數十億年的漫長歲月中，多個矮星系逐漸融合成普通大小的星系，也就是和銀河系差不多大小，這些星系中央的小型黑洞也逐漸融合成更大的黑洞。

當兩個星系碰撞后，會形成一個“遺跡黑洞”和一個被彈射出去的“反沖黑洞”，后者就是流浪黑洞。流浪黑洞能夠逃逸到星系的外圍，例如銀河系最外層的光暈區。據統計，在銀河系外圍潛藏著數以百計的流浪黑洞，其中每個的質量都在0.1萬～10萬個太陽質量。

2020年的一項研究表明，大量超大質量的流浪黑洞正在宇宙中穿梭。據科學家測算，在我們周圍宇宙中的所有黑洞中，約10%的黑洞質量來自這些流浪黑洞，數以百計的流浪黑洞早晚都會經過銀河系。

不過，你不用擔心，因為地球是安全的——目前觀測到的哪怕距離地球最近的流浪黑洞也在數千光年之外。天文學家尤其希望能找到流浪黑洞，因為它們都是銀河系的歷史遺跡。通過研究流浪黑洞，我們就能了解銀河系的過去，以及早期宇宙中黑洞的形成過程。