在这个遥远星系的中心躺着不是1个而是2个喷爆黑洞

By Keith Cooper

published 2 hours ago

Black Holes

    在美国宇航局过境系外行星勘查卫星航天器的帮助下，天文学家已经在黑洞对的更小的黑洞释放它的类星体喷射后发现了一个双超大质量黑洞系统。

描绘在耀斑星星系OJ 287中心的双类星体喷射的艺术品。. (Image credit: NASA/JPL–Caltech/R. Hurt (IPAC) and M. Mugrauer (AIU Jena))

    在大约40亿光年外的一个活跃星系中，一个双黑洞系统已经被看到急剧的亮起，当其中一个黑洞犁过另一个黑洞的吸积盘时在一个短暂片刻创造一个双类星体。

    一个类星体是一个遥远星系的极端活跃的核。这种活动是一个超大质量黑洞饥饿的消耗物质的产物，事实上物质如此多以至于它不能处理所有物质——相反，许多物质在一个磁上准直射流中被不分青红皂白的吐出而不是像剩下物质一样落在黑洞的事件地平线之外。当我正面们看到这样一个带电粒子（几乎以光速移动）时类星体看起来特别的明亮。我们叫它为耀斑星。

    距离约40亿光年之外的OJ 287星系是最接近耀斑星的一个例子。事实上，它足够明亮能被大型业余望远镜看到并且有追溯回到1800年代后期OJ 287的观测。像这样的观测表明每12年OJ 287似乎会变亮。2014年，芬兰图尔库大学的博士生泡里（Pauli Pihajoki）提出这种变亮是被一个第二个质量更小的黑洞环绕并与主黑洞相互作用的存在造成。如果它如此存在，第二个黑洞的围绕主黑洞的轨道将被拉长，这意味着它每12年才会接近主黑洞。

    除了系统的一个整体变亮外，泡里究因了这种相互作用应该还造成更小的黑洞从围绕主黑洞的大型物质吸积盘中窃取一些物质，并在短时间内产生它自己的更小的类星体喷流。泡里还粗略地预测了什么时候这会发生。因此，在 2021 年 11 月，美国宇航局的过境系外行星勘测卫星 （TESS） 暂时的去掉系外行星狩猎值班来仔细精查 OJ 287。美国宇航局的斯威夫特和费米伽马射线望远镜以及许多地面天文台也加入了过境系外行星勘测卫星，但正是过境系外行星勘测卫星做出了关键的观测。

    2021 年 11 月 12 日，过境系外行星勘测卫星探测到 OJ 287 在大约 12个小时内变亮了大约两个星等，因为它在那个短暂的爆发中在同一时间释放多达平均100 个星系释放的能量。这次耀斑被归因到一个来自第二个黑洞的喷流，来自其他望远镜的观测也支持这一结果，特别是费米探测到伽马射线的一个显著爆发。

    图尔库大学的毛利（Mauri Valtonen在一份声明中说，“我们现在能说我们已经第一次'看到'了一个就像）我们能说过境系外行星勘测卫星已经看到行星环绕其他恒星一样方式环绕的黑洞”。

    这些观测结果还允许了黑洞的质量被肯定。主要黑洞 - 即OJ 287中的主要能量来源 - 是一个惊人的183.5亿个太阳质量，而次要黑洞并不轻，有1.5亿个太阳质量。相比之下，人马座A*是我们银河系中心的黑洞有一个只有410万个太阳质量的质量。

    耀斑是活跃期间的时间的短量解释为什么直到现在为止它和耀斑已经没有被从其他双黑洞系统发现。知道何时何地来看到这样的耀斑是至关重要的，可能还有许多其他双黑洞正在体验我们不知道关于的类似耀斑。然而，这些黑洞双可能很快就会无处可藏。

    参与观测的印度塔塔基础研究所的阿查姆维度（Achamveedu Gopakumar）在声明中说，“更小的黑洞可能很快就会以其他方式揭示它的存在，因为它被预计将发射纳赫兹引力波， OJ 287的引力波应该在未来几年内被成熟的脉冲星定时阵列探测到”。

    脉冲星定时阵列通过恒定的环绕一个远在深空中的脉冲星网络工作。脉冲星是旋转的像宇宙灯塔一样发射射电射流的中子星。我们能通过计算我们多频繁的在我们的方中看到它们的无线电喷流朝旋转测量它们正多快旋转的。一些脉冲星每秒可以旋转数百圈，导致它们随它们的射流反复向我们闪烁出现脉冲无线电波。

    值得指出的是脉冲星很好地保持时间，它们的脉动周期是准确无误的。然而，如果引力波涟漪过，它们会扭曲我们和脉冲星之间的空间，这将影响我们的这些脉冲时间的远望。

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    双黑洞对超大质量黑洞的生长也是重要的。今年6月在威斯康星州举行的美国天文学会第244届会议上发表的最新结果表明了超大质量黑洞之间的合并是它们的巨大增长的一个重要次要因素，当它们在合并过程中朝向彼此向内螺旋时它们释放出引力波的涟漪。尽管这些引力波的频率对激光干涉仪引力波天文台来探测到频率太低，但一种提议的叫激光干涉仪空间天线的天基探测器将能够随在重大宇宙碰撞中探测到它们一起来聚集。

     OJ 287的观测结果于6月11日发表在The Astrophysical Journal上。

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