宇宙中最大的星系之一似乎少了黑暗核心。
哈勃空间望远镜捕捉到的阿贝尔2261星系团图像。画面中间偏左处最明亮的那个星系就是阿贝尔2261。它的直径大概是100万光年，约是银河系直径的10倍
天文学家正在宇宙失物招领处寻找他们认为应该存在的最大、最可怕的黑洞之一。不过，到目前为止，他们还没有什么收获。
星系就好比是灯火通明的一座座大城市，在它们的中心潜藏着一个饥肠辘辘、随时准备吞噬一切的恶魔，那就是质量相当于几百万甚至几十亿个太阳的超大黑洞。在过去的几十年里，这个看法哪怕还算不上定律，至少也已经成了天文学界的某种共识。此外，天文学家还认为，星系越大，中心的黑洞质量也越大。
于是，10年前，当空间望远镜科学研究所马克 · 波斯曼（Marc Postman）借助哈勃空间望远镜研究星系团发现了一个中心没有黑洞存在迹象的超大质量星系时，大家都很惊讶。一般来说，星系核心都会更亮一些，就像是穿了一件发光斗篷一样，那是因为星系中心质量巨大的黑洞通过强大引力把很多恒星都聚到了那个区域，这些恒星发出的光让星系中心分外明亮。
相反，在这个星系核心区域的正中心，也就是星光本该比周边区域更为明亮一些的位置，却反而要比周围更暗一些。此外，这个星系的整个核心区域——那是一个直径大约有20000光年的恒星团——甚至都不在整个星系的正中间。
“哦，我的天哪，这实在是太不寻常了。”亚利桑那图森市美国国家光学-红外天文学研究实验室星系核专家、相关论文作者托德 · 劳尔（Tod Lauer）回忆起当初波斯曼博士向他展示这个发现时说。
当时是2012年。自那之后，这两位研究者就一直在与同行们搜查这个星系的每一个角落，寻找那个不知所踪的黑洞可能发出的X射线波或射电波。
这个星系是阿贝尔2261星系团中最亮的一个，距地球大约27亿光年，在北半球天空的武仙座方向，离著名的织女星不远。根据经验推断，2261星系中心缺失的这个黑洞质量至少相当于100亿个太阳，可以与天文学家目前已知的最大黑洞一较高下。相比之下，我们银河系中心的黑洞质量大概只相当于400万个太阳。
所以，神奇的大自然到底把这相当于100亿个太阳的质量藏到哪儿去了？
一种可能是，黑洞其实就在那里，但因为没有任何东西可“吃”了，所以归于寂静，没有留下任何表明自身存在的信号。不过，劳尔博士和他的同事们表示，还有一个更令人兴奋的可能：整个黑洞都被丢到了星系之外。
每个桃子都有核
如果能证明后面一种可能，那将给我们研究星系和宇宙演化中的一些最猛烈、最动态的过程带来启示。天文学家早有理论预言了这类过程的存在，但从未真正观测到过。那是巨大力量引发的旋转之舞，威力大到足以将恒星和行星抛到空无一物的虚空。
“那是个有趣的谜团，也是我们正在研究的。”波斯曼博士在一封电子邮件中写道。他还补充说，即将投入工作的詹姆斯 · 韦伯空间望远镜有能力给这项研究带来新的内容。
“一个超大质量黑洞从所在星系里抛射出来，会发生什么？”劳尔博士问道。
劳尔博士是一个自称“Nukers”的非正式组织的成员。这个团体的成员并不固定——“就像乐队一样。”劳尔说——第一次聚会则是在哈勃空间望远镜升空后不久，由加州大学圣克鲁兹分校的桑德拉 · 法布尔（Sandra Faber）组织。在过去的40年里，他们借助哈勃望远镜这双敏锐的眼睛以及其他一些新装备窥视遥远星系的核心部位，以期掌握更多有关星系核的知识。
“A2261-BCG（这个星系在文献中的正式名称）的故事，”劳尔说，“正是宇宙中质量最大的星系，也即巨大的椭圆星系演化到终点时会出现的情况。”
黑洞这种天体密度非常之高，所以连光都无法逃脱它们的引力。从定义上讲，黑洞就是看不到的。不过，物质落入黑洞时造成的骚动——X射线和射电流——全宇宙都能看到。20世纪60年代，星系中心类星体的发现引导天文学家第一次想到超大质量黑洞可能就是这种宇宙烟火表演的始作俑者。
20世纪与21世纪之交，天文学家逐渐达成共识：每个星系中心都藏着一个质量小则相当于数百万个太阳、大则相当于数十亿个太阳的超大质量黑洞。没人能够肯定它们究竟是怎么形成的——到底是由那些恒星坍缩后形成的小黑洞慢慢增长而成，还是由早期宇宙的其他某些过程形成，没人知道。“每个桃子都有核。”劳尔博士说。
不过，这些天体又是怎么影响它们周遭环境的呢？
1980年，三位天文学家米切尔 · 比奇曼（Mitchell Begelman）、马丁 · 里斯（Martin Rees）和罗杰 · 布兰德福德（Roger Blandford）在论文中阐述了这些黑洞会如何改变它们所在星系的演化过程。当两个星系相撞并且发生合并时——这在早期宇宙中是一种特别常见的现象——它们各自中心的黑洞也会相遇并且形成一种双黑洞系统，也即两个黑洞互相围绕对方运动。
比奇曼博士和他的同事们提出，这样两个巨大的黑洞在互相绕转的时候会与所在的恒星海洋产生相互作用。时不时地就会有那么一颗恒星与双黑洞系统近距离接触，后者的强大引力会把它推出星系中心，而这两个黑洞之间的联系也会变得更加紧密。
随着时间的推移，越来越多的恒星会被扔出星系中心区域。于是，原本集中在星系中心的星光会慢慢地向外扩散成一个涵盖区域更大，但也更为弥散的核心区，这个核心区的中心位置还有一个小小的结块，两个黑洞在那里跳着双人舞。这个过程叫作“冲刷”。
“他们在这场游戏中遥遥领。”劳尔博士这样评价比奇曼等三位天文学家。
棘手的问题
劳尔博士和波斯曼博士认为，他们研究的阿贝尔2261拥有的就是这种冲刷出来的核心区。问题在于，这样的核心区中心应该是最明亮的，但实际情况却是最暗的，就好像超大质量黑洞及其附近的恒星就这么凭空地抽走了一样。
这就引出了一种更富有戏剧性的可能，同时也是比奇曼博士及其同事设想的过程演化到最后的场景：两个黑洞合并成了一块巨大的虚无区域。这个合并过程必然伴随着灾难性的引力波爆发。所谓“引力波”，就是爱因斯坦在1916年预言并且在一个世纪后的2016年得到激光干涉引力波天文台（LIGO）证实的时空涟漪。
如果这种引力波爆发不平衡，那么合并产生的超大质量黑洞就会在整个星系内“飞翔”，甚至飞出星系——当然，这些都是天文学家从未观测到过的现象。因此，找到这个“误入歧途”的黑洞就是最紧迫、最重要的任务。
研究人员进一步审视了A2261-BCG后发现，其弥散核心区中有4个小小的光结块。其中会不会有一个藏着黑洞？
西弗吉尼亚大学萨拉 · 伯克-斯波劳（Sarah Burke-Spolaor）领导的一个团队利用哈勃空间望远镜和位于新墨西哥州索科洛的甚大阵列射电望远镜观测了整个天空。他们通过哈勃望远镜的光谱测量结果得知结块内恒星的晃动速度，并由此推断是否存在某些大质量天体——比如黑洞——将这些恒星聚到一起。
他们总结称，其中两个结块，很可能是内部运动幅度较小的小星系正在被大星系吞噬而产生的效果。对第三个结块的测量结果误差很大，所以既没法肯定黑洞就在此处，也没法排除这种可能。
而第四个结块，密度很高，位置则接近A2261-BCG核心区的底部边缘。伯克-斯波劳博士报告称，由于这个结块实在太过昏暗，连哈勃望远镜都无法深入测量。“就算用哈勃望远镜，观测这个结块也需要很多很多时间，大概几百上千个小时。”她在一封电子邮件中说。因此，这个结块目前也只能算是黑洞藏匿地点的候选区域。
在星系中心位置附近探测到的射电流表明：5 000万年前，那个地方曾有超大质量黑洞活动
伯克-斯波劳博士称，星系核心还会发出射电波，但这对寻找黑洞并没有什么帮助。
“最开始的时候，我们期盼射电发射能成为确凿证据，希望活跃射电喷流能直接指出黑洞所在位置。”她说。然而，根据光谱特征，我们观测到的射电遗迹至少已有5000万年的历史了，这就意味着，在停止喷射射电流之后，这个大黑洞也有足够长的时间移动到其他位置。
另一架搜寻这个黑洞的望远镜则是美国宇航局的轨道望远镜：钱德拉X射线天文台。密歇根大学的凯汉 · 古尔特金（Kayhan Gultekin）也是Nuker组织中的一位经验丰富的老手。他是后来才加入对这个黑洞的搜索行动的。古尔特金将钱德拉X射线天文台对准了星系团核心区以及那些可疑的结块。结果也是一无所获。古尔特金博士说，如果这个假想中的黑洞真的在那个位置，那么它现在的“进食”速率大概只有理论上限的百万分之一。
“要么是处于中心位置的黑洞实在太过昏暗，没有留下太多蛛丝马迹，要么就是那儿根本没有黑洞。”他在一封电子邮件中写道。他还表示，双黑洞系统也是一样：如果这种系统要藏匿起来，不被我们发现，那么它就只能吸收很少很少的气体。
与此同时，英国萨里大学的伊姆兰 · 纳西姆（Imran Nasim）——他并非波斯曼博士团队的成员——发表了一篇论文，详尽地分析了两个超大质量黑洞合并如何将所在星系改造成天文学家现在看到的样子。
“简单来说，就是引力波反冲把超大质量黑洞‘踢’出了星系。”纳西姆博士在一封电子邮件中解释说。失去了压场的这两位超大质量“人物”后，原先在双黑洞系统周围的恒星向外扩散，变得更加弥散。那块区域中的恒星密度——那个地方可是这个巨大星系中恒星密度最高的地方了——只有我们银河系中心恒星密度的1/10。所以，相比我们的夜空来说，A2261-BCG的夜空一定显得贫瘠得多。
如此种种，都为天文学家热切期盼詹姆斯 · 韦伯空间望远镜早日升空提供了又一个理由。按照目前的计划，“千呼万唤始出来”的詹姆斯 · 韦伯空间望远镜将于今年10月末升空。届时，这个哈勃空间望远镜的继任者将会同时观测前面提到的4个结块，天文学家就有可能据此确定其中是否有哪个藏着超大质量黑洞。
“说到这里，你该明白我们工作面临的巨大复杂性了，”劳尔博士说，“嘿！或许它藏在这些结块里！或许它不在那儿！最好把所有地方都找一遍！”
资料来源The New York Times
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本文作者丹尼斯·奥弗比（Dennis Overbye）是《纽约时报》专栏作家