巨蟹座方向的OJ 287星系中心的怪物黑洞實際上是2個

2025-12-08 13:08:49 分類：探索 閱讀(837)

這位藝術家的印象顯示了OJ 287星系中的兩個巨大的黑洞。太空中紅色大環上的座方中心兩個黑點(圖片來源:美國宇航局/JPL加州理工學院)
（神秘的地球uux.cn）據美國太空網（羅伯特·李）：天文學家已經證實在一個遙遠星系的動蕩中心存在第二個超大質量黑洞。
科學家們還發現，向的星系這兩個宇宙怪物都以氣體和塵埃為食，怪洞實其中一個有一個奇特的物黑橢圓形軌道，使它穿過其同伴周圍的巨蟹際上紅熱塵埃和氣體的巨大圓盤。
在OJ 287中心發現的座方中心第二個黑洞龐然大物，是向的星系一個距離我們大約50億光年的星系，質量約為1.5億個太陽。怪洞實盡管令人生畏，物黑但它所圍繞的巨蟹際上黑洞甚至更大——相當于超過180億個太陽——并以吸積盤的形式貪婪地吞噬周圍的氣體和塵埃。
來自這個劇烈的座方中心宇宙漩渦的物質沒有落到這個超大質量黑洞的表面，而是向的星系被引導到它的兩極，并在這個過程中作為強大的怪洞實噴流噴射出來，使銀河系中心像一種稱為類星體的物黑活動星系核(AGN)一樣明亮。
正是在這個吸積盤中，天文學家發現了第二個環繞超大質量黑洞的信號。當第二個黑洞穿過主黑洞周圍的吸積盤時，它引發了一系列的耀斑。
這些耀斑的出現是因為俯沖的黑洞加熱了物質盤，導致它“打嗝”噴出熱氣，形成膨脹的氣泡。氣泡在幾個月的時間內冷卻，發出光并發出持續兩周左右的閃光，比一萬億顆恒星發出的光的總和或整個銀河系發出的光還要亮。
這項新研究準確地預測了第二個黑洞穿過吸積盤的時間，從而使天文學家能夠模擬第二個黑洞扁平的橢圓形軌道以及它產生的吸積盤耀斑的時間。

OJ 287作為一個二元黑洞系統的藝術插圖。(圖片來源:AAS 2018)
隱藏的怪物
OJ 287位于巨蟹座的方向，是在120多年前拍攝的照片中發現的，照片顯示了類星體的中心。
雖然這個類星體已經被很好地研究過，但是在觀測中黑洞看起來是一個單一的合并點。只有在確定了兩種不同類型的信號之后，天文學家才能夠推測出這個AGN真正的雙星性質。
大約四十年前，芬蘭圖爾庫大學的天文學家、這項新研究的合著者艾沫·西蘭帕和他的同事們注意到OJ 287的發射中有一個突出的模式。他們確定了兩個周期——一個大約12年，一個大約55年。這表明兩個黑洞圍繞著彼此旋轉，較短的周期是軌道周期，較長的周期是由于軌道的方向隨著時間的推移而改變。
“這兩個黑洞在天空中離得如此之近，以至于人們無法分別看到它們；他們在我們的望遠鏡中合并成一個點，”領導這項研究的芬蘭圖爾庫大學天文學家Mauri Valtonen在一份聲明中說。“只有當我們清楚地看到來自每個黑洞的獨立信號時，我們才能說我們實際上已經‘看到’了它們。”
在2021/2022年由一些望遠鏡進行的觀測活動中，天文學家終于能夠獲得次級黑洞穿過吸積盤的直接證據，并收集來自第二個宇宙泰坦的信號。
“2021/2022年這段時間在OJ 287的研究中有著特殊的意義，”瓦爾托寧說。“早些時候，有人預測，在此期間，次級黑洞將穿過其質量更大的同伴的吸積盤。這種俯沖預計會在撞擊后立即產生非常藍的閃光，在預測時間的幾天內，人們確實觀察到了這種閃光。”

這位藝術家的印象顯示了OJ 287星系中的兩個巨大的黑洞。(圖片來源:美國宇航局/JPL加州理工學院)
爆炸性的驚喜
盡管與先前的預測相符，新的觀察仍然帶來了一些驚喜。例如，天文學家發現了以前沒有探測到的耀斑類型，包括比整個星系亮100倍并且只持續了一天的大規模耀斑。
“根據估計，耀斑發生在較小的黑洞在其墜落過程中接受了大量新氣體后不久，”瓦爾托寧說。“是吞咽過程導致OJ287突然變亮。據認為，這一過程賦予了噴流能量，噴流從OJ 287較小的黑洞中射出。像這樣的事件十年前就被預測到了，但直到現在還沒有得到證實。”
當次級黑洞穿過其較大伙伴的吸積盤時，它也產生了一次強大的伽馬射線爆發——這是六年來該系統中最大的一次——由費米伽馬射線太空望遠鏡觀測到。伽馬射線爆炸是由次級黑洞噴出的物質撞擊主吸積盤中的氣體而產生的。當科學家們回顧檔案數據并在2013年看到類似的伽馬射線爆發時，這一點得到了證實——這是較小的黑洞最后一次穿過吸積盤。
“那么一日爆呢？為什么我們以前沒見過？”瓦爾托寧說。“事實證明，我們只是運氣不好。沒有人在OJ287進行一夜特技表演的那幾個晚上觀察到它。”
雖然天文學家將繼續用一系列望遠鏡研究電磁波譜中OJ 287核心的黑洞雙星，但對雙星黑洞配對的確認使該系統成為探測引力波的理想候選，引力波是大質量物體加速和相互繞轉時產生的時空微小波紋。引力波將角動量從雙星系統中帶走，從而導致它們的居住者螺旋在一起。這意味著最終，OJ 287的兩個黑洞將會合并，形成一個更加巨大的超大質量黑洞。
該小組的研究發表在皇家天文學會月刊上。