合并后的黑洞会被踢出星团？

关于星系中心的超大质量黑洞是如何形成，一个主要理论是阶段合并（hierarchical merging）——即超大质量黑洞是由一系列恒星级黑洞合并形成。 球状星团或星系中心的核星团（nuclear star clusters）等密集环境可能提供黑洞不断合并的机会，但合并产生的重力波也可能阻碍黑洞继续合并。

黑洞合并产生的重力波会放出能量和动量，这个能量可能让合并后的黑洞获得大量速度，估计达每秒数百或数千公里。 如果一个黑洞受到足够大的冲击，它将离开它形成的星团并进入深空，如此进一步合并的机会就下降许多。 如果大部分黑洞下场如此，将动摇超大质量黑洞分阶段形成的主要理论。

最近来自印度Parthapratim Mahapatra所领导的团队将数学模型应用于LIGO和Virgo探测到的47个黑洞合并事件，以研究黑洞被踢出不同类型星团的可能性。 团队估计了每个事件的冲击速度，这取决于合并黑洞的质量比、角动量和其他因素。 例如GW190521——迄今为止检测到最大规模的黑洞合并事件，他们估计像GW190521这样的合并将有50%的机会以700公里/秒的速度保留在核星团内，意味着GW190521的巨大产物很可能在未来再次合并。

不过球状星团相比核星团更不容易保留合并后的黑洞，因为球状星团的逃逸速度较低。 在其中40个事件中，团队估计有17个会留在核星团内，只有2个可以留在球状星团内。 这项研究未必是阶段合并（hierarchical merging）理论的有力支持，但也找出了它可能发生的环境，对未来的研究仍有重要意义。 （编译/虞景翔）

数据源：AAS NOVA

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