35亿光年外!科学家意外发现两个黑洞“共舞”!

黑洞,是一个密度无限大,体积无限小的奇点。黑洞具有强大的引力,甚至连光都无法逃逸,因此它们无法直接观测,因此很难研究。2019年4月10日,人类拍摄到了首张黑洞照片,由此拉开了黑洞探索的新篇章!

35亿光年外!科学家意外发现两个黑洞“共舞”!

近日,美国航天局NASA宣布发现两个巨型黑洞在“共舞”,这一罕见的现象引起了科学家的注意!这种舞蹈周期性地产生极为明亮的闪光,这种爆发比一万亿颗恒星甚至整个银河系还要亮。

通过研究这些明亮闪光的时间,研究人员绘制出黑洞运动的复杂编排图,并准确预测系统何时会再次爆发。经过120多年的观察和数十年的计算机模型的建立,天文学家终于找到了这些黑洞的目的,这要归功于美国宇航局(NASA)现在已经退休的斯皮策太空望远镜(Spitzer Space Telescope)的数据。

35亿光年外!科学家意外发现两个黑洞“共舞”!

这两个“跳舞”黑洞位于距地球35亿光年的一个名为OJ 287的星系中心。两者中较大的一个是迄今为止发现的最大黑洞,其质量是太阳质量的180多亿倍。围绕这个大黑洞运行的是一个小得多的黑洞,其质量约为太阳质量的1.5亿倍。每12年两次,较小的黑洞穿过较大的吸积盘,或是尘埃和气体的扁平带落入黑洞,产生明亮的耀斑。

因为这个小黑洞的轨道是不规则的,它的位置随着它的伙伴周围每12年的循环而变化,因此这些闪光不会按正常的时间表发生。有时它们可能只相隔一年,而另一些时候则长达十年。耀斑出现的时间似乎是随机的,这使得天文学家很难搞清楚这些黑洞究竟在做什么样的“舞蹈”。

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2010年的一次计算机模拟能够在一到三周内预测耀斑。2018年,由孟买塔塔基础研究所(Tata Institute of basical Research)研究生兰克斯瓦尔·戴(Lankeswar Dey)领导的另一组研究人员发表了一个新模型,他们声称可以在4小时内预测耀斑的发生。而斯皮策在2019年7月31日对耀斑的观测证实了他们的模型是正确的。

美国航天局今年1月退役的“斯皮策”太空望远镜恰好在当天观测耀斑的正确时间出现在正确的地点,当时地球上或太空中没有其他望远镜能够看到它。当时,从地球的角度来看,OJ 287位于太阳的另一侧。当时斯皮策距离地球约合2.54亿公里,从它的有利位置看,这架望远镜在7月31日至9月初的一个多月里可以清晰地看到OJ 287。

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为了得出这个准确的预测,研究人员不仅仅是研究了这个系统的轨道力学。它们还必须考虑到引力波,引力波是当巨大物体在空间中移动,扭曲其周围环境时产生的时空涟漪。天文学家预计,OJ 287中的黑洞系统将产生引力波,其强度足以改变较小黑洞的轨道。

通过将引力波纳入他们的计算,研究人员能够预测一个1.5天的时间框架,在这个时间框架内系统将产生一个耀斑。考虑到了黑洞的“无毛定理”,他们把范围进一步缩小到了4小时,。这个定理假设黑洞表面是无特征的对称的,而不是凹凸不平和不规则的。不过黑洞实际上并没有一个“表面”,而是一个被称为视界的不可见边界,在那里甚至连光都无法逃脱黑洞的引力。

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如果OJ 287中心的大黑洞是凹凸不平的,质量分布不均,那么它对较小黑洞的引力将不一致,这将影响较小黑洞的轨道和耀斑的时间。但新的研究声称,较小物体的对称螺旋形轨道支持无毛定理。没有它,我们根本无法相信霍金和其他人设想的黑洞存在。


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