两个黑洞合并产生引力波。（图片：©Shutterstock）
我们通常认为，黑洞会吞噬一切。这样的“貔貅”会有朋友吗？超大质量黑洞有朋友吗？实际上，成对的超大质量黑洞在宇宙中应该很常见。
黑洞是一个有趣的系统，超大质量的黑洞和围绕它们的密集恒星环境代表了我们宇宙中最极端的地方之一。
潜伏在银河系中心的超大质量黑洞称为Sgr A *，其质量约为太阳质量的400万倍。黑洞的引力极强，以至于粒子或光都无法从中逃逸。Sgr A *周围是密集的恒星簇。通过对这些恒星轨道的精确测量，天文学家确认这个超质量黑洞的存在并对其质量进行测量。20多年来，科学家一直在监视超大质量黑洞周围这些恒星的轨道。根据观测，Sgr A *如果有一个“小伙伴”，即存在第二个黑洞的话，其质量至少是太阳质量的100000倍。
银河系中心有一个超大质量的黑洞，位于人马座A区。它的质量约为太阳质量的400万倍（来源：ESA–C。Carreaul
超大质量黑洞和伙伴们
几乎每个星系，包括银河系，其中心都有一个超大质量的黑洞，其质量是太阳质量的数百万至数十亿倍。天文学家仍在研究为什么星系的中心位置经常会出现一个超大质量的黑洞。一个流行的观点是，超大质量黑洞有“伙伴黑洞”。
要理解这个观点需要追溯到大约1亿年的宇宙时代，到第一个星系时代。它们比今天的星系小得多，比银河系重约10000倍或更多。在早期星系中，首批死亡的恒星产生了黑洞，其质量约为太阳的数万至上千。这些黑洞坠入宿主星系的中心。由于星系是通过相互融合和碰撞而演化的，所以星系之间的碰撞将导致“超大质量黑洞对”。然后黑洞会碰撞并增大。多大算超大质量呢？举个例子，超过我们的孩子质量一百万倍的黑洞就可以称为超大质量。
如果确实超大质量黑洞有一个伙伴绕着它绕着公转，那么银河系的中心就锁定在复杂的“舞蹈”中。伙伴黑洞的引力还将作用于其附近的恒星，扰乱他们的轨道。两个超大质量黑洞相互环绕，同时每个黑洞都对周围的恒星施加自己的吸引力。
黑洞的引力干扰这些恒星并改变他们的轨道。也就是说，在绕“超大质量黑洞对”旋转一圈之后，一颗恒星将不会精确地回到其初始位置。
利用我们对可能的超大质量黑洞对与周围恒星之间引力相互作用的理解，天文学家可以预测恒星将发生什么。如将预测结果与观测结果进行比较，可以确定恒星的可能轨道，并找出超大质量黑洞是否具有正在施加引力影响的伙伴黑洞。
通过仔细研究的一颗叫做S0-2的恒星，它每16年绕银河系中心的超大质量黑洞转一圈，可以排除质量超过太阳100000倍、比日地距离远200以上的第二个超大质量黑洞的存在可能性。因为如果有这样的黑洞，天文学家就会发现它对S0-2恒星轨道的影响。
但这并不意味着银河系中心不存在较小的伙伴黑洞。可能它对SO-2的轨道引力作用很小，人类无法轻易测量到其影响。
超大质量黑洞的物理学
M87星系中心的超大质量黑洞——黑洞的首幅图像（图片提供：Event Horizon Telescope Collaboration）
超大质量黑洞最近引起了很多关注。特别的，在M87星系中心出现这样一个超大质量黑洞的图像，为人类理解黑洞背后的物理机制打开了一个新的窗口。
银河系中心大约24000光年的位置为解决超大质量黑洞的基础物理问题提供了一个独特的实验室。对于了解黑洞对星系中心区域的影响以及它们在星系形成和演化中的作用具有重要作用。在银河系中心发现的一对超大质量黑洞表明，在过去的某个时候，银河系与另一个可能很小的星系合并了。
通过监视周围的恒星并不能得到所有结论。通过观测恒星S0-2，科学家能够对爱因斯坦广义相对论进行独特的测试。2018年5月，S0-2越过了超大质量黑洞，其距离仅为地球与太阳距离的130倍。根据爱因斯坦的理论，当恒星从超大质量黑洞的深引力阱中爬出来时，它发出的光的波长应该会变长。
通过观测，爱因斯坦预测的波长边长（使恒星显得更红）被检测到了，证明了广义相对论准确地描述了 这个极端引力区内的物理学。16年后，第二次接近S0-2将第二次可以通过这种方法用于检验爱因斯坦对广义相对论的更多预测，包括恒星拉长轨道方向的变化。但是，如果超大质量黑洞有伙伴，就可能会改变预期结果。
如果银河系中心有两个巨大的黑洞互相绕行，它们将发出引力波。自2015年以来，LIGO-Virgo天文台一直在探测恒星质量的黑洞和中子星产生的引力波。这些突破性的发现为科学家探测宇宙开辟了一条新途径。
假设的黑洞对发出的任何波都将处于低频，低到连LIGO-Virgo探测器也无法探测。但是一个计划中天基探测器——可能能够探测到这些波，帮助天体物理学家弄清楚我们银河系中心的黑洞是单身一个还是有“伙伴”陪伴。
