誰說的黑洞無敵？黑洞也會被以5000公里每秒的速度“踢”出星系！

例如射擊時的後坐力，合併雙星系統中的兩個黑洞，動量損失會給合併後的黑洞一個類似反衝的“踢”。加州理工學院天體物理學家、即將就職的康奈爾大學文理學院克拉曼研究員Vijay Varma說：對某些雙星來說，“踢”的速度可達每秒5000公里，比大多數星系的逃逸速度都大。研究開發了一種新的方法，使用引力波測量來預測最終的黑洞何時會留在其宿主星系中，以及何時會被丟擲。

這樣的測量可以提供從黑洞起源背後關鍵缺失的一塊拼圖，並提供對星系演化和廣義相對論測試的洞察。Varma是發表在《物理評論快報》期刊上，從黑洞合併訊號中提取引力反衝的主要研究作者，並與麻省理工學院的馬克西米利亞諾·ISI和西爾維亞·比斯科維亞努合著。當黑洞在雙星系統中執行時，它們的引力波帶走了能量和角動量，這導致雙星系統在向內螺旋時收縮。

當系統具有不對稱性時，例如質量不相等，引力波不會向所有方向均勻發射，這會導致線性動量的淨損失，從而產生反衝。大多數反衝發生在合併附近，這可能會產生足夠大的衝擊力，足以將新合併的黑洞從其宿主星系中"踢"出來。研究人員的模型基於超級計算機模擬，數值求解愛因斯坦的廣義相對論方程，這些模擬是在模擬極端時空(SXS)合作下進行更大規模研究的一部分。

該合作包括來自加州理工大學和康奈爾大學的研究小組，康奈爾大學的漢斯·A·位元物理學教授索爾·特科爾斯基擔任小組組長。特科爾斯基表示：這項研究表明，引力波訊號可以用來以一種意想不到的方式瞭解天體物理現象，人們曾認為，我們需要等十多年才能找到足夠靈敏的探測器來做這類工作，但這項研究表明，現在實際上就可以做到這一點，非常令人興奮！

圖3、圖4、圖5圖示：這個模擬展示了一個35個太陽質量黑洞和一個25個太陽質量黑洞的合併，然後是合併後黑洞所受的反衝(踢)。合併後，模擬速度加快了，以突出這一點。箭頭表示黑洞的旋轉(旋轉)，它們與軌道角動量(粉色箭頭)相互作用，導致軌道平面隨著雙星的演化而擺動，藍色和紅色球體表示碰撞過程中產生的引力波模式。

雖然LIGO和室女座公佈引力波天文臺現有公開可用的引力波訊號不足以很好地測量反衝，但隨著這些探測器在未來幾年的改進，這種方法將能夠可靠地測量這種“踢”，而且這種“踢”也讓一向所向披靡的無敵黑洞，也陷入尷尬，黑洞：我竟然也可能會被“踢”出星系？

博科園｜研究/來自：康奈爾大學

參考期刊《物理評論快報》

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