誰說黑洞老實(shí)待著？科學(xué)家聯(lián)手，揪出宇宙里橫沖直撞的“逃犯”！

近期的觀測表明，“失控”的黑洞正在宇宙中翻滾穿行。這一發(fā)現(xiàn)建立在數(shù)十年的理論基礎(chǔ)之上，為宇宙的故事增添了非凡的新篇章。

試想一下，如果來訪者是一個更大、更快的物體：一個以每秒3000公里的速度飛行的黑洞。直到其強(qiáng)大的引力開始擾動外行星的軌道，我們才會察覺它的到來。

故事始于20世紀(jì)60年代，新西蘭數(shù)學(xué)家羅伊·克爾發(fā)現(xiàn)了愛因斯坦廣義相對論方程的一個解，該解描述了旋轉(zhuǎn)的黑洞。這引出了關(guān)于黑洞的兩個關(guān)鍵發(fā)現(xiàn)。

首先是“無毛定理”，它告訴我們黑洞只能通過三個屬性來區(qū)分：質(zhì)量、自旋和電荷。

第二個發(fā)現(xiàn)需要我們思考愛因斯坦著名的公式E=mc2，即能量擁有質(zhì)量。在黑洞的情況下，克爾的解告訴我們，黑洞多達(dá)29%的質(zhì)量可以以旋轉(zhuǎn)能量的形式存在。

英國物理學(xué)家羅杰·彭羅斯在50年前推斷，黑洞的這種旋轉(zhuǎn)能量是可以被釋放的。一個旋轉(zhuǎn)的黑洞就像一個能夠釋放巨大自旋能量的電池。

一個黑洞所蘊(yùn)含的可提取能量，大約是同等質(zhì)量恒星的100倍。如果一對黑洞合并成一個，那巨大的能量大部分可以在幾秒鐘內(nèi)釋放出來。

科學(xué)家們花費(fèi)了二十年時間進(jìn)行艱苦的超級計(jì)算機(jī)計(jì)算，才理解了當(dāng)兩個旋轉(zhuǎn)黑洞碰撞并合并時會發(fā)生什么，即產(chǎn)生引力波。取決于黑洞如何旋轉(zhuǎn)，引力波能量在某個方向上的釋放可能遠(yuǎn)強(qiáng)于其他方向——這會將黑洞像火箭一樣推向相反的方向。

如果兩個碰撞黑洞的自旋方向排列得當(dāng)，最終形成的黑洞可以獲得火箭般的動力，加速到每秒數(shù)千公里。

最令人興奮的發(fā)現(xiàn)之一是黑洞的“鈴蕩”：新形成的黑洞像音叉一樣振動，這向我們揭示了它們的自旋。它們旋轉(zhuǎn)得越快，振動持續(xù)的時間就越長。

對合并黑洞愈發(fā)精細(xì)的觀測顯示，一些黑洞對的自旋軸是隨機(jī)取向的，而且其中許多擁有巨大的自旋能量。

這一切都表明失控黑洞是真實(shí)存在的可能性。以光速的1%移動，它們在太空中的軌跡將不再遵循星系中恒星的彎曲軌道，而是幾乎呈直線飛行。

這將我們帶到了序列的最后一步：實(shí)際發(fā)現(xiàn)失控黑洞。

搜尋相對較小的失控黑洞是困難的。但一個擁有百萬或十億太陽質(zhì)量的失控黑洞在穿越星系時，會對周圍的恒星和氣體造成巨大的擾動。

預(yù)計(jì)它們會在身后留下恒星組成的尾跡，就像噴氣式飛機(jī)身后留下的云跡一樣，這些恒星由星際氣體形成。被掠過的黑洞吸引的氣體和塵埃坍縮形成恒星。當(dāng)失控黑洞穿越一個星系時，這一過程將持續(xù)數(shù)千萬年。

如果這些超大質(zhì)量的失控者存在，那么它們較小的“表親”也應(yīng)該存在，因?yàn)橐Σㄓ^測表明，其中一些黑洞結(jié)合時具有產(chǎn)生強(qiáng)大“踢力”所需的相反自旋。這些速度足以讓它們在星系之間穿行。

因此，在星系內(nèi)部和星系之間橫沖直撞的失控黑洞，是我們這個非凡宇宙的新組成部分。一個這樣的黑洞出現(xiàn)在我們的太陽系中并非不可能，雖然其結(jié)果可能是災(zāi)難性的。

我們不應(yīng)因?yàn)檫@一發(fā)現(xiàn)而夜不能寐。這種幾率微乎其微。這只是表明我們宇宙的故事變得比以前更豐富、更令人興奮的另一種方式。