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看,两个超大黑洞在跳舞

距离地球7.5亿光年的一个星系中心,有两个超大质量黑洞正在相互绕转。图片来源:Josh Valenzuela/新墨西哥大学

利用甚长基线阵列(VLBA)超敏锐的射电波“视力”,天文学家在距离地球大约7.5亿光年的一个星系中,首次探测到了一对超大质量黑洞相互绕转的轨道运动。

这两个黑洞,质量加在一起相当于太阳的150亿倍,彼此之间可能只隔了大约24光年,对于这样一个系统来说算是靠得特别近了。

美国新墨西哥大学的格雷格‧泰勒(Greg Taylor)说,“把这样一对黑洞分辨成两个天体,还能看到它们相对于彼此的运动,这是破天荒的头一次。因此,它们也成为了第一对黑洞‘视双星’。”

超大质量黑洞,质量相当于太阳的上百万倍到数十亿倍,存在于大多数星系的核心。两个如此庞大的黑洞共存于单个星系的中心,意味着这个星系过去曾与另一个星系发生过并合。在这种情况下,两个黑洞最终或许会合二为一,在此过程中产生强大的引力波,并将这种涟漪传向整个宇宙。

“我们认为,这个星系中的两个超大质量黑洞将会合二为一。”新墨西哥大学的研究生卡瑞诗玛‧班萨尔(Karishma Bansal)说,不过这一事件至少还要再过几百万年才会发生。

这个星系是一个椭圆星系,名为0402+379,以它在天空中的位置命名,最早在1995年被观测到。2003年和2005年,甚长基线阵列对它进行过观测。当时的观测表明,这个星系拥有两个核心,而非一个,因此泰勒及其同事在2006年得出结论,这个星系包含一对超大质量黑洞。

VLBA观测到的射电图像中,分辨出了这两个超大质量黑洞,被标为C1和C2。图片来源:新墨西哥大学

在最新的研究中,泰勒及其同事结合了2009年和2015年VLBA对这个星系所作的新观测,并重新分析了VLBA先前的观测数据。这顶研究揭示出这两个核心在运动,证实了两个黑洞确实环绕彼此旋转。科学家的初步计算结果表明,它们相互完成一圈旋转大约需要30 000年。

“我们需要继续观测这个星系,从而增进我们对于它们旋转轨道的理解,并更准确地测量这两个黑洞的质量。”泰勒说,“这对黑洞给我们提供了首次机会,能够研究这样一个系统如何相互作用。”

天文学家还希望发现其他类似的系统。通过星系并合将两个超大质量黑洞凑到一起,天文学家认为这样的过程在宇宙中普遍发生着,因此他们预期这样的超大质量双黑洞也应该很常见才对。

“现在,我们已经能够测量这样一对黑洞的轨道运动,这将激励我们去寻找其他类似的双黑洞。”班萨尔说,“或许,我们能找到其他更容易研究的双黑洞。”

甚长基线阵列,由遍布美国全境的10面碟形天线构成,协同工作时相当于一台超大射电望远镜,能够提供超清晰的射电成像观测。图片来源:NROA

甚长基线阵列,是美国甚长基线天文台的一部分,由10面240吨重的碟形天线构成,遍布在美国全境,从夏威夷一直分布到加勒比海的圣克罗伊岛。全部10面天线作为单台射电望远镜协同工作时,能够提供天文学观测领域最强大的解析能力。正是这一出众的分辨能力,让科学家能够对宇宙中的天体及其运动进行精细到极致的测量。对星系0402+379中这对双黑洞的研究就是一个典型的例子。

相关研究论文发表在6月27日出版的《天体物理期刊》(Astrophysical Journal)上。(编辑:Steed

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发布于2017-06-29, 本文版权属于果壳网(guokr.com),禁止转载。如有需要,请联系果壳

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