被引力波踢出星系中心的巨型黑洞
除了质量极低形态不甚规则的那些，一般星系的常态是特大质量黑洞身居中央，恒星以及其他成分环绕着星系核分布。但最近哈勃空间望远镜还偏偏就发现了一个反例：一个活动星系核明显偏离了宿主星系的核心。而要问引发此等偏离的原因，则极有可能要归结为引力波的作用。
这次发现的主角其实很久之前就已被人研究过无数次了。它就是剑桥第三射电源表中的射电类星体3C 186，有着致密的结构和射电波段的陡谱。这个类星体是一个距离地球80亿光年之遥的星系团的中心，而该星系团本身也曾经是同类天体距离记录的保持者。
类星体3C 186在1.7 GHz频段上的射电图像。图片来源：Akujor & Garrington (1995)
3C 186所处的星系团。图片提供：X射线：NASA/CXC/SAO/A.Siemiginowska et al.；可见光：AURA/Gemini Obs
类星体活动星系核的一种，本质上属于正在猛烈吸积物质的特大质量黑洞，吸积过程发出的辐射极为猛烈，甚至远远超过了宿主星系中亿万恒星星光的总和。所以在星系核的眩目辉光下寻觅类星体宿主星系本身就成了一项困难的任务。直到最近，哈勃空间望远镜才第一次揭示出了3C 186所在星系的模样。
3C 186相对宿主星系存在1.3角秒的偏离。换算成距离，就相当于这个特大质量黑洞与星系核相距35000光年——考虑太阳与银河系中心的距离不过两万多光年，这一数字着实有些惊人。结合光谱数据不难算出，黑洞周边气体相对宿主星系的运动速度高达每秒2千余千米，而黑洞本身的速度也应与此相当。照这样的趋势下去，2000万年后，3C 186就会彻底逃离星系，成为流浪的特大质量黑洞系统；到那时，其周边的气体供应也将在较短时间内停止。
3C 186的宿主星系图，其中3C 186就是星系右下方的亮斑。图片提供：NASA, ESA, and M. Chiaberge (STScI and JHU)
如果这个类星体是在星系中逐渐形成的，现有星系演化模型并不能解释此等位置和速度的成因。但如果将3C 186视作星系并合的产物（毕竟，哈勃对其进行观测也是为了巡查由并合过程大量释能的遥远星系），一切就显得合理得多了。实际上，3C 186宿主星系本身也带有一道暗淡的潮汐尾，这是两个星系发生过引力相互作用的明证。
在星系并合期间，它们中央的特大质量黑洞也会落入并合产物的核心，相互绕转，最终合为一体。双黑洞绕转的过程伴有引力波形式的轨道能量损失，而且如果两个黑洞的质量不尽相同，自转方向和速度又恰到好处，那么引力波辐射会偏向一侧。直到黑洞并合的那一刻，引力波发射终止，新生黑洞在反弹力的作用下被踢到之前辐射最强方向的对侧。这样的过程之前早已被预言到，而且人们也找到了一些疑似的案例，但是都没有这次的3C 186这般明显。而且想要特大质量黑洞弹出星系中心，对前身双黑洞的物理特性组合要求苛刻，发现这类现象还是比较困难的。
双黑洞发射引力波让并合产物发生反弹的过程示意。1、两个星系的并合。2、原本位于两个星系中央的黑洞落入新生星系的中心并互相绕转，开始发射引力波。3、随着轨道能量通过引力波损失出去，两个黑洞日益靠近。4、两个黑洞并合，新生黑洞朝向引力波发射最强的方向对侧反弹。图片提供：NASA, ESA, and A. Feild (STScI)
不过现在我们也不能说敲定了3C 186所经历的过往，原因是还存在类星体与背景中的星系视线巧合的可能性。如果日后的后续观测能够证明3C 186与这次发现的暗淡星系的确成协，想必会为特大质量黑洞的演化以及引力波物理的研究带来新知。
