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40亿光年外!超大质量双黑洞系统首次“现身”

   时间:2025-01-09 16:52:29 来源:天文在线作者:天文在线编辑:快讯团队 发表评论无障碍通道

在浩瀚的宇宙中,一对超大质量黑洞的踪迹被科学家们成功捕捉。这一惊人发现得益于美国宇航局的凌日系外行星勘测卫星,它原本的任务是探寻系外行星,却意外地在OJ 287星系中发现了这对黑洞的秘密。

OJ 287星系,一个距离地球40亿光年的活动星系,内部隐藏着一个双黑洞系统。在这个系统中,一个黑洞正穿越另一个黑洞的吸积盘,这一过程引发了亮度急剧提升,短暂地形成了双类星体。类星体,作为遥远星系中极为活跃的星系核,其亮度源于超大质量黑洞吞噬物质时的剧烈活动。当这些被吞噬的物质在磁场影响下以接近光速被喷射出去时,类星体便显得异常明亮。

凌日系外行星勘测卫星在2021年11月暂停了原本的任务,转而聚焦于OJ 287星系。这次观测不仅得到了美国宇航局的雨燕卫星和费米伽马射线望远镜的支持,还联合了一系列地面望远镜。在11月12日,凌日系外行星勘测卫星探测到OJ 287星系亮度增加了2个星等,持续时间为12小时,释放的能量相当于100个星系的总和。这一爆发正是来自第二个黑洞的喷流,费米伽马射线望远镜也观测到了一次伽马射线暴。

这次观测任务的负责人,芬兰图尔库大学的莫里•瓦尔托宁表示:“我们可以确定,这是首次观测到围绕旋转的黑洞。这一发现就像凌日系外行星勘测卫星观测到一颗围绕恒星旋转的行星一样具有里程碑意义。”

通过观测和分析,科学家们确定了两个黑洞的质量。OJ 287星系中的主黑洞质量高达183.5亿太阳质量,而另一个黑洞的质量也达到了1.5亿太阳质量。相比之下,银河系中心的黑洞质量仅为410万太阳质量。这种爆发所持续的时间也解释了为什么双黑洞系统至今才被发现:科学家们既不知道这种事件何时发生,也不知道它在哪里发生。

然而,未来的观测将不再如此困难。爱因斯坦预言的引力波将有助于科学家们更好地观测双黑洞系统。印度的塔塔基础研究院的研究人员表示,对于小型黑洞,可以通过其释放的纳赫兹引力波来发现它们。随着脉冲星计时阵列技术的逐渐成熟,OJ 287星系的引力波也将被探测到。脉冲星计时阵列基于深空中一系列脉冲星的自旋进行观测,这些脉冲星就像太空中的“灯塔”,通过观测其无线电信号闪现的速度,可以测量其自转频率。

双黑洞系统对于超大质量黑洞的增长至关重要。研究表明,超大质量黑洞的合并是其增长的第二大影响因素,并且在合并过程中会产生引力波。虽然这种引力波在频率上较低,难以被现有的激光干涉引力波天文台检测到,但科学家们已经计划发射名为“激光干涉空间探测器”的设备,用于探测黑洞的合并事件。

 
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