端聞

最「自私」的黑洞也喜歡「成雙結對」


近日,有研究人員觀測到擁有類星體的星系 Markarian 231的核心紫外輻射,發現該類星體中隱藏着超大質量雙黑洞。NASA/ESA via Getty Images
近日,有研究人員觀測到擁有類星體的星系 Markarian 231的核心紫外輻射,發現該類星體中隱藏着超大質量雙黑洞。NASA/ESA via Getty Images

人類習以為常的月落日出、冬去春來,是因為太陽、地球、月亮在彼此的萬有引力作用下相互拉扯,並產生旋轉。宇宙中的天體其實都喜歡「成雙結對」,比如有大約一半的恆星就處於雙星系統,即兩顆恆星在引力的作用下繞着彼此公轉,而那些緻密的天體——白矮星、中子星甚至黑洞也是如此。因此,存在相互旋轉的「雙黑洞」並不奇怪,但目前有關雙黑洞存在的證據十分稀少模糊,且存在爭議。

近日,由中國科學院國家天文台、北京大學與美國奧克拉荷馬大學(University of Oklahoma)的研究人員組成的團隊利用美國太空總署(NASA)的哈勃(Hubble)太空望遠鏡,觀測了離地球最近且擁有類星體的星系 Markarian 231的核心紫外輻射,發現該類星體中隱藏着超大質量雙黑洞。這項研究成果已經發表在國際權威期刊《天體物理雜誌》(The Astrophysical Journal)上。

如果在該類星體中心只存在一個黑洞,那麼由其附近熾熱氣體形成的吸積盤就會發射大量的紫外射線。但我們發現,觀測顯示來自盤中心的紫外輻射驟然減弱,這説明吸積盤中心可能是由兩個相互繞轉的超大質量黑洞構成,它們與吸積盤的相互作用會將吸積盤內區物質掃除殆盡,那麼紫外輻射就會驟然減弱。

中國科學院國家天文台研究員陸由俊

類星體是「類似恆星天體」的簡稱,是宇宙中能量最高的活動星系核,也是人類能直接觀測到的最遠天體。天文觀測表明,絕大多數星系中心都存在超大質量黑洞。在冷暗物質宇宙學模型下,大質量星系是由小質量星系合併而成,星系合併的過程中就會不可避免地產生超大質量雙黑洞。

本次發現的 Markarian 231中心主黑洞質量約為1.5億個太陽質量,繞主黑洞旋轉的次黑洞質量則有400萬個太陽質量,它們的軌道旋轉週期為1.2年。該星系的恆星形成率為我們銀河系的100倍,而雙黑洞的共同旋轉會發射引力波及損失能量,最終會在幾十萬年後發生碰撞。

參與本次研究的陸由俊表示,研究團隊採用的新方法為人類尋找、確認更多雙黑洞系統指出了新的方向,「對理解星系和類星體的形成演化,以及進一步研究引力波和基本引力理論都具有重要意義」。

5.81
Markarian 231距離地球5.81億光年,即以光速行走5.81億年的距離。

聲音

我們的發現很可能會改變當前雙黑洞的研究和搜尋的方向。通過對類星體光譜的系統研究很有可能會發現大量的雙黑洞系統,從而極大地推動對雙黑洞系統與其環境相互作用的物理過程、雙黑洞繞轉輻射的引力波的探測等方面的研究。

中國科學院國家天文台研究員陸由俊

如果你發現自己掉進了一個黑洞,先別放棄,還是有辦法逃出去的。但這裏有一個前提,那就是這個黑洞必須足夠大。而如果這個黑洞在旋轉,那麼它就可能擁有通往另一個宇宙的通道。但你不能再次回到我們的這個宇宙中。因此,儘管我渴望太空飛行,但我並不想去黑洞裏看看。

英國物理學家史蒂芬·霍金(Stephen Hawking)

黑洞都是雙的了,而我還單着。

中國網友

類星體

是一類離地球最遠、能量最高的活動星系核。類星體與脈衝星、微波背景輻射和星際有機分子被並稱為20世紀60年代天文學「四大發現」。類星體的距離遠在離地球幾億到上百億光年之外。觀測發現,有的類星體在幾天到幾周之內,光度就有顯著變化。因為輻射在星體內部的傳播速度不可能快於光速,因此可以判定這些類星體的大小最多只有幾「光日」到幾「光周」,大的也不過幾光年,遠遠小於一般的星系的尺度。計算表明,類星體的輻射功率遠遠超過了普通星系,有的竟達到銀河系輻射總功率的數萬倍。類星體與一般的那些「平靜」的星系核不同之處在於,它們是年輕的、活躍的星系核。我們所看到的類星體實際上是它們許多年以前的樣子,而類星體本身很可能是星系演化早期普遍經歷的一個階段。隨着星系核心附近「燃料」逐漸耗盡,類星體將會演化成普通的螺旋星系和橢圓星系。(資料來自维基百科)

來源:NASACNN中科院國家天文台中央社新華社

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