一次古老的合并使银河系的超大质量黑洞陷入旋转

该事件会释放出史诗般的引力波，遗憾的是我们无法测量——甚至当时太阳也不存在。

银河系中心超大质量黑洞的第一张图像揭示了意想不到的旋转速度和角度，暗示着古老的合并。

图片来源：EHT 协作

我们银河系中心的巨型黑洞有一个意想不到的旋转，这很可能是与另一个大型黑洞合并的结果。几乎可以肯定，这次合并发生在被银河系吞噬的星系中心的较小但技术上仍然是超大质量的黑洞。

事件视界望远镜的第一张黑洞图像以及我们银河系人马座 A* 的后续图像引发了极大的兴奋。两位天文学家认为他们在后面的图像中注意到了其他人错过的一些东西。他们得出的结论是，相对于其年龄和大小的天体来说，人马座 A* 的旋转速度快得惊人。此外，它的旋转方向与整个银河系的旋转方向并不如预期的那样。

内华达大学拉斯维加斯分校的王一涵博士和张兵教授认为，这些特征代表了与同等大小的黑洞发生重大合并的遗产。

关于超大质量黑洞（SMBH）的起源仍然存在争议，超大质量黑洞位于大多数（如果不是全部）中型或大型星系的中心。然而，一旦它们形成，它们就会通过两个过程成长为太阳质量的数亿或数百亿倍。其中之一是吸积，气体螺旋进入超大黑洞，在此过程中形成炽热的圆盘。 

第二个过程是通过与其他黑洞的合并。由于超大质量黑洞比恒星黑洞罕见得多，而且它们的合并也更加罕见，因此我们尚未探测到此类巨大事件产生的引力波。然而，有很多理由相信它会发生：我们看到星系合并，以及银河系过去合并的证据。当这种情况发生时，黑洞最初预计会相互绕轨道运行。然而，最终，这样的轨道将会衰变，合并将产生更大质量的东西。

关于吸积和合并的相对重要性仍然存在争议，“分层黑洞合并理论”主张后者的重要性。

现在看来我们已经掌握了离家很近的证据（按照宇宙标准）。

当恒星合并时，较小物体提供的角动量会导致产物加速。这被认为是对一些异常快速旋转的恒星最可能的解释，天文学家已经能够计算出相关物体的可能特征。对于SMBH来说，发生相同的过程是有意义的，但对我们只能从其阴影可视化而不是直接看到的物体进行取证会更困难。

尽管如此，王和张怀疑合并发生在90亿年前，当时银河系与盖亚-土卫二星系合并，两个超大质量黑洞的质量比为4:1。

如果盖亚-恩克拉多斯从大约银河系平面的方向接近，人马座 A* 会快速旋转，但目前还没有明确的原因。然而，黑洞旋转方向与银河系旋转轴之间明显陡峭的角度更值得怀疑。他们对不同的场景进行了建模，发现即将到来的盖亚-土卫二 SMBH 和人马座 A* 之前的旋转之间仅存在 145-180° 的倾斜角，这解释了我们所知道的情况。他们认为，一些吸积模型可以解释自转速率，但不能解释角度，而另一些模型可以解释角度，但不能解释速率。

我们可以通过超大黑洞对附近物体运动的影响来检测它的自旋，并且我们预计它们通常会在整个星系平面上旋转，并形成在一起。它类似于大多数恒星（包括我们的太阳）旋转的方式，其赤道大致与其行星的轨道对齐。

王在一份声明中说：“这一发现为我们了解超大质量黑洞如何生长和演化铺平了道路。” “人马座 A* 错位的高自旋表明它可能已与另一个黑洞合并，从而极大地改变了其自旋的幅度和方向。”

张说：“这一事件不仅提供了分级黑洞合并理论的证据，而且还提供了对我们星系动态历史的见解。”

计划在太空中安装更先进的引力波探测器，原因之一是探测与该事件发生时间相似的超大质量黑洞合并。这种波由于时空摆动太大而被削弱，无法被现有系统接收到。王和张认为他们描述的合并是一个令人鼓舞的迹象，因为这些事件曾经足够普遍，计划中的设备应该能够找到一些。

该研究已在《自然天文学》上公开发表。