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[天之文]发现双黑洞处于合并边缘 

发布时间:2015-05-07

  艺术家想象中的双黑洞。影像提供:NASA.

  两个黑洞如此靠近,它们被引力束缚在一起,并在最终阶段彼此绕转,最后合并形成一个巨大的黑洞,这样的双黑洞已经在一个约103亿年前存在的类星体中被发现。

  “我们认为我们已经观测到比以前观测到的更靠近的两个超大质量黑洞,”美国马里兰大学的歌扎利说,他参加了对这些罕见黑洞的研究工作。

  两个黑洞分享掉落在它们上面的相同物质,因此它们周期性地“吞噬”物质,导致周期性地变亮和消失。已知类星体的亮度会变化,当它们的活动从一天到下一天发生变化,但这些变化通常是随机的。利用Pan-STARRS1中等深空巡天,包括歌扎利在内的天文学家团队定位了一颗命名为PSO J334.2028+01.4075的类星体,它具有周期性的变亮变暗循环,每542天重复一次。天文学家快速地意识到他们正在观测的天体不是一个活动黑洞,而是两个非常靠近的黑洞,在542天的周期里彼此绕转一周。如果它们位于太阳系内,它们将处于火星轨道以内。卡塔利纳实时短暂巡天和FIRST亮类星体巡天进行的跟踪观测确认了这一发现。

  类星体是在其中心至少拥有一个巨大黑洞的遥远星系,它如此活跃,完全压倒了星系的其余部分。黑洞吞噬巨量的物质-星际气体和尘埃以及恒星-在黑洞周围卷绕为一个旋转的盘,等待轮到它被吞噬或者抛出。正是这个盘能够达到数百万摄氏度的高温,如此明亮地照耀在空中。有时候物质来自掉落在黑洞上面的星系际气体云,但在其它情况下,类星体能够通过星系合并补充燃料,合并破坏了碰撞星系内的气体。每一个星系在其中心都有一个超大质量黑洞,当星系合并时,黑洞最终找到进入彼此邻近区域并合并的途径。

  PSO J334中的双黑洞系统的合成质量是太阳的100亿倍,和银河系中心的黑洞质量相比是巨大的,银河系中心的黑洞质量介于太阳质量的410万倍到430倍之间。这个双黑洞的存在可能铺平了验证爱因斯坦广义相对论的预言:引力波的道路。

  “这对黑洞可能如此靠近,它们正在辐射引力波,”歌扎利说。虽然引力波以前从未被探测到,我们的探测器却变得越来越灵敏。合并中的黑洞会产生高频引力波,相比借助诸如先进LIGO(激光干涉仪引力波天文台)这样的地基探测器,在太空中更容易定位合并黑洞。空基引力探测器计划LISA(激光干涉仪空间天线)已经获得极大改进和提高,欧空局在9月将发射技术验证性的LISA探路者计划,作为整个计划的先导。

  描述双黑洞系统结论的论文已在线发表在《天体物理学通讯》上。

信息来源: 中国科普博览网 | 责任编辑: 系统管理员