超大质量黑洞之间的巨大碰撞可以解释仙女座奇怪的核心

　　我们银河系邻居的核心正在发生一些非常奇怪的事情。仙女座星系，也称为 M31，是一个巨大的旋涡星系，其大小和质量与我们的银河系相当接近。与银河系一样，它也有一个由恒星组成的中央凸起，其核心也有一个超大质量黑洞。然而，在 1993 年，当哈勃图像显示核心周围不是一个而是两个光团时，天文学家感到震惊。

　　这两个斑点之一是蓝色的，另一个更红。观测历史有点复杂，但到 2012 年，很明显蓝色斑点是围绕中央超大质量黑洞的一团炽热的年轻恒星，显然大约有 100 到 2 亿年的历史。另一个特征是蓝色星团周围有一个由红色恒星组成的不平衡椭圆盘，一侧比另一侧更亮。

　　银河系的超大质量黑洞也被一群年轻的蓝色恒星包围，所以这可能是星系的一个共同特征。就仙女座而言，蓝色星团的直径约为 3 光年，而红色星盘的直径约为其两倍。这在我们自己的星系中是看不到的，它有一个更简单的核结构，所以仙女座的核心一定发生了一些事情，不仅创造了外盘，而且还使它不平衡，一侧比另一侧更亮。

　　在一篇新论文中，一对天文学家认为他们可能有一个可能的解决方案。

　　仙女座超大质量黑洞的质量大约是太阳质量的 1 亿倍（至少是银河系黑洞质量的 25 倍）。不过，它可能并不是天生的巨大：它可能是由于在奇怪的情况下吃掉另一个巨大的黑洞而从较小的尺寸长大的。当另一个（通常较小的）星系与仙女座碰撞并合并时，就会发生这种情况。随着时间的推移，黑洞会通过恒星并通过将它们抛开来为它们提供能量。这会从黑洞中窃取能量，因此它越来越靠近中心。最终，它进入一个围绕仙女座原始超大质量黑洞缓慢衰减的螺旋轨道……然后有一天，他们合并。

　　当这种情况发生时，它们会发出极其强大的引力波爆发。如果一个黑洞比另一个小很多，那么爆炸可以比另一个方向更集中在一个方向上，并且它的作用——我仍然很难理解它的规模——就像一个火箭发动机，推动新的，更大的黑洞，给它一脚踢。足以将黑洞完全推出银河系！

　　但如果它不是那么快，黑洞就会飞走，但基本上会在星系核中来回摆动，穿过它，减速，然后又下降。最终，再次通过与恒星的相互作用，它减速并找到回到银河系确切中心的路。

　　这就是新工作提出的解释仙女座黑洞周围奇怪环的原因。以下是时间表：

　　十亿年前，一个星系与仙女座合并。黑洞下降，最终与那里更大的黑洞合并。在最终合并之前的某个时间，来自星系的物质落向黑洞，并进入几光年外的轨道。足够多的物质堆积起来形成恒星，在黑洞周围形成一个圆环。

　　然后黑洞合并，最终产物以每秒 150 到 200 公里的速度高速飞行。

　　当这种情况发生时，围绕它运行的恒星也会受到冲击，这种突然的力量会影响它们轨道的形状。即使在黑洞飞离时，它们仍然可以粘在黑洞上，但现在恒星以细长的椭圆轨道运行，而不是圆形。当它们绕轨道运行时，它们在靠近黑洞时移动得更快，而在远离黑洞时移动得更慢。这就是为什么我们看到环是渐行渐远：一边更亮，因为更多的恒星在那里，堆积在离黑洞(称为apoapsis)最远的地方。

　　蓝色星星出现的时间很晚。较老、较红的外环恒星吹走可以落入黑洞附近的物质，形成另一个盘，它本身形成恒星。在仙女座中，这些恒星更年轻，质量越大越亮的恒星是蓝色的。恒星有可能在密密麻麻的环境中合并在一起，这也可以产生蓝色恒星（称为蓝色落后者）。

　　这一系列事件本身并不是一成不变的。这是我们现在看到的事情结束的一种可能方式。这项新研究确实解释了我们在仙女座中看到的很多东西，但更多的是一般分析，而不是查看细节，只是为了看看物理学是否可以解决。显然可以。因此，天文学家计划进行更详细的工作，看看他们是否可以更准确地解释我们的大邻居星系内部发生的事情。

　　随着我们的技术变得更好，我们能够更仔细地观察附近星系的心脏，从而可以测试更详细的物理学。在我们自己的银河系中发生过这样的事情吗？很快我们就会知道。