在无尽黑暗的巨型黑洞周围,捕捉比银河系更亮的宇宙“焰火”

作者: 吴非 张二七 石云雷

来源: 环球科学

发布日期: 2020-05-02

在距离我们35亿光年的OJ 287星系中心,天文学家发现了一个质量相当于太阳质量180亿倍的黑洞,其光变曲线呈现出每12年两次峰值的周期性变化。这种变化被认为是由于一个质量为1.5亿倍太阳质量的小黑洞围绕其运行,并在撞击吸积盘时产生比银河系更亮的光芒。通过结合LIGO的引力波探测信息和黑洞无毛定理,科学家们成功将预测误差缩小到4小时内,并在斯皮策空间望远镜的帮助下验证了这一模型。

在距离我们35亿光年的OJ 287星系中心,是迄今发现的最大黑洞之一,它的质量相当于太阳质量的180亿倍。在观测这颗黑洞时,天文学家发现其光变曲线呈现出有趣的周期性变化:每12年,其光度会出现两次峰值。但峰值在周期内的时间分布及间隔,似乎没有规律可循。进一步研究认为,周期性的光度变化,是由另一颗围绕其运行的黑洞导致的——虽然远逊于OJ 287中心的黑洞,但它的质量依然达到了1.5亿倍太阳质量。

较小的黑洞以12年为周期,绕中心大黑洞运行。每当它撞上大黑洞的吸积盘,会产生耀眼的光芒——其光度甚至超过了整个银河系。但是,要准确预测这团“焰火”出现的时间,对天文学家来说却是一个难题。我们知道,黑洞巨大的引力形成时空涟漪,影响周围天体的运动轨迹。因此,在这个双黑洞系统中,小黑洞的运行轨道非常不规律。最近几年,在LIGO探测到黑洞合并产生的引力波后,天文学家终于得以解决OJ 287星系中的难题。

结合LIGO提供的信息以及黑洞无毛定理,一支国际团队将误差限制在4小时内。而此前,这一时间只能精确至数日。去年,当OJ 287星系进入斯皮策空间望远镜的观测范围中,这项模型预测的准确性得到了验证。首次捕捉到OJ 287星系中心的耀眼“焰火”。这项研究发表于近期的《天体物理学杂志》。

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