近日，發(fā)表在英國(guó)《皇家天文學(xué)會(huì)月刊》上的一項(xiàng)研究顯示，天文學(xué)家可能發(fā)現(xiàn)了一對(duì)正在螺旋靠近、即將發(fā)生劇烈碰撞的超大質(zhì)量黑洞。

據(jù)悉，超大質(zhì)量黑洞的質(zhì)量通常為太陽(yáng)的數(shù)億至數(shù)十億倍。黑洞合并在宇宙尺度上并不罕見，但像這樣已進(jìn)入最終螺旋靠近階段、即將發(fā)生碰撞的系統(tǒng)卻極為罕見。更重要的是，這將是人類歷史上首次有機(jī)會(huì)觀測(cè)到如此大質(zhì)量的黑洞合并事件。

▲兩個(gè)黑洞相撞的示意圖

據(jù)科學(xué)家估計(jì)，這對(duì)黑洞的合并可能將在不到100年內(nèi)進(jìn)行，且地球上的引力波探測(cè)器能捕捉到。這在宇宙漫長(zhǎng)的歷史中極為短暫，卻為人類文明提供了難得的觀測(cè)機(jī)會(huì)。

馬克斯·普朗克射電天文研究所的天文學(xué)家、西爾克·布里岑是該研究的合著者之一，她表示：“合并后，我們預(yù)計(jì)其中一個(gè)黑洞會(huì)留存下來。我真的很想知道這場(chǎng)太空‘舞蹈’會(huì)如何繼續(xù)。”

研究團(tuán)隊(duì)利用長(zhǎng)達(dá)23年的射電望遠(yuǎn)鏡觀測(cè)數(shù)據(jù)，分析了距離地球約5億光年的馬克里安501星系（Mrk 501）。該星系中心此前被認(rèn)為是一個(gè)由單一黑洞驅(qū)動(dòng)的類星體，其核心發(fā)出明亮的能量噴流。

▲Mrk 501星系圖像

然而，觀測(cè)揭示其有隱藏的第二道噴流，表明那里實(shí)際存在兩個(gè)正在相互環(huán)繞的超大質(zhì)量黑洞。每個(gè)噴流由一個(gè)獨(dú)立的超大質(zhì)量黑洞提供能量，黑洞質(zhì)量介于太陽(yáng)質(zhì)量的1億至10億倍之間。

布里岑說：“意識(shí)到那里存在第二個(gè)噴流真是太令人驚訝了，原來（Mrk 501）是這樣運(yùn)作的？我感到驚嘆和不知所措。”

2022年6月期間，這兩個(gè)黑洞的排列達(dá)到完美對(duì)齊狀態(tài)，主黑洞的強(qiáng)大引力彎曲了第二個(gè)噴流發(fā)出的光線，形成了一個(gè)近乎完美的愛因斯坦環(huán)，進(jìn)一步印證了雙黑洞系統(tǒng)的存在，也為該類星體是由一對(duì)超大質(zhì)量黑洞驅(qū)動(dòng)的理論提供了進(jìn)一步的證據(jù)。

研究顯示，這對(duì)黑洞目前正以順時(shí)針方向相互環(huán)繞，軌道周期約為121天，二者之間的距離僅為地球到太陽(yáng)距離的250至540倍。在天文學(xué)尺度上，這已相當(dāng)接近。隨著軌道逐漸縮小，它們最終將合并。

研究人員指出，一旦這兩個(gè)黑洞發(fā)生碰撞，將釋放出極為強(qiáng)大的引力波，其強(qiáng)度可能遠(yuǎn)超此前探測(cè)到的恒星級(jí)黑洞并合事件。

如果預(yù)測(cè)準(zhǔn)確，未來地球上的引力波探測(cè)器有望直接捕捉到這一信號(hào)，并為科學(xué)家理解超大質(zhì)量黑洞的形成與演化提供關(guān)鍵線索。

紅星新聞?dòng)浾?周月瀟

編輯 鄧旆光 審核 高升祥