日报

最“自私”的黑洞也喜欢“成双结对”

刊登于 2015-09-05

近日,有研究人员观测到拥有类星体的星系 Markarian 231的核心紫外辐射,发现该类星体中隐藏着超大质量双黑洞。NASA/ESA via Getty Images
近日,有研究人员观测到拥有类星体的星系 Markarian 231的核心紫外辐射,发现该类星体中隐藏着超大质量双黑洞。

人类习以为常的月落日出、冬去春来,是因为太阳、地球、月亮在彼此的万有引力作用下相互拉扯,并产生旋转。宇宙中的天体其实都喜欢“成双结对”,比如有大约一半的恒星就处于双星系统,即两颗恒星在引力的作用下绕着彼此公转,而那些致密的天体——白矮星、中子星甚至黑洞也是如此。因此,存在相互旋转的“双黑洞”并不奇怪,但目前有关双黑洞存在的证据十分稀少模糊,且存在争议。

近日,由中国科学院国家天文台、北京大学与美国奥克拉荷马大学(University of Oklahoma)的研究人员组成的团队利用美国太空总署(NASA)的哈勃(Hubble)太空望远镜,观测了离地球最近且拥有类星体的星系 Markarian 231的核心紫外辐射,发现该类星体中隐藏着超大质量双黑洞。这项研究成果已经发表在国际权威期刊《天体物理杂志》(The Astrophysical Journal)上。

如果在该类星体中心只存在一个黑洞,那么由其附近炽热气体形成的吸积盘就会发射大量的紫外射线。但我们发现,观测显示来自盘中心的紫外辐射骤然减弱,这说明吸积盘中心可能是由两个相互绕转的超大质量黑洞构成,它们与吸积盘的相互作用会将吸积盘内区物质扫除殆尽,那么紫外辐射就会骤然减弱。

中国科学院国家天文台研究员陆由俊

类星体是“类似恒星天体”的简称,是宇宙中能量最高的活动星系核,也是人类能直接观测到的最远天体。天文观测表明,绝大多数星系中心都存在超大质量黑洞。在冷暗物质宇宙学模型下,大质量星系是由小质量星系合并而成,星系合并的过程中就会不可避免地产生超大质量双黑洞。

本次发现的 Markarian 231中心主黑洞质量约为1.5亿个太阳质量,绕主黑洞旋转的次黑洞质量则有400万个太阳质量,它们的轨道旋转周期为1.2年。该星系的恒星形成率为我们银河系的100倍,而双黑洞的共同旋转会发射引力波及损失能量,最终会在几十万年后发生碰撞。

参与本次研究的陆由俊表示,研究团队采用的新方法为人类寻找、确认更多双黑洞系统指出了新的方向,“对理解星系和类星体的形成演化,以及进一步研究引力波和基本引力理论都具有重要意义”。

5.81 亿
Markarian 231距离地球5.81亿光年,即以光速行走5.81亿年的距离。

声音

我们的发现很可能会改变当前双黑洞的研究和搜寻的方向。通过对类星体光谱的系统研究很有可能会发现大量的双黑洞系统,从而极大地推动对双黑洞系统与其环境相互作用的物理过程、双黑洞绕转辐射的引力波的探测等方面的研究。

中国科学院国家天文台研究员陆由俊

如果你发现自己掉进了一个黑洞,先别放弃,还是有办法逃出去的。但这里有一个前提,那就是这个黑洞必须足够大。而如果这个黑洞在旋转,那么它就可能拥有通往另一个宇宙的通道。但你不能再次回到我们的这个宇宙中。因此,尽管我渴望太空飞行,但我并不想去黑洞里看看。

英国物理学家史蒂芬·霍金(Stephen Hawking)

黑洞都是双的了,而我还单着。

中国网友

类星体

是一类离地球最远、能量最高的活动星系核。类星体与脉冲星、微波背景辐射和星际有机分子被并称为20世纪60年代天文学“四大发现”。类星体的距离远在离地球几亿到上百亿光年之外。观测发现,有的类星体在几天到几周之内,光度就有显著变化。因为辐射在星体内部的传播速度不可能快于光速,因此可以判定这些类星体的大小最多只有几“光日”到几“光周”,大的也不过几光年,远远小于一般的星系的尺度。计算表明,类星体的辐射功率远远超过了普通星系,有的竟达到银河系辐射总功率的数万倍。类星体与一般的那些“平静”的星系核不同之处在于,它们是年轻的、活跃的星系核。我们所看到的类星体实际上是它们许多年以前的样子,而类星体本身很可能是星系演化早期普遍经历的一个阶段。随着星系核心附近“燃料”逐渐耗尽,类星体将会演化成普通的螺旋星系和椭圆星系。(资料来自维基百科)

来源:NASACNN中科院国家天文台中央社新华社

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