宇宙中罕見的相互繞轉雙黑洞(圖)

宇宙中罕見的相互繞轉雙黑洞(網路圖片)

據物理學家組織網站報導，藉助美國宇航局的廣域紅外望遠鏡(WISE)，天文學家們觀測到在一個遙遠星系的核心似乎存在兩個超大質量黑洞，這兩個黑洞正相互繞轉，就像一對舞者，這是不可思議的罕見一幕。

隨後利用「澳大利亞望遠鏡緊湊陣列」以及設在智利境內的南雙子望遠鏡進行的後續觀測又揭示了更多有關這一星系不同尋常的特徵，包括一條看上去非常不均勻也不穩定的噴流。這可能是來自其中一個黑洞的噴流，但其受到了另一個黑洞強大引力的影響，因此顯得搖擺不定。美國宇航局加州噴氣推進實驗室(JPL)的蔡朝偉(音譯：Chao-Wei Tsai)是這項研究有關論文的第一作者。他表示：「我們相信源自其中一個黑洞的噴流受到了另一個黑洞的引力作用影響，就像舞者手中的彩帶。如果情況的確如此，那麼久意味著這兩個黑洞之間的距離相當接近，它們的引力場相互影響。」這項發現將有望幫助科學家們更好的理解大質量黑洞之間相互合併的過程機制。

WISE探測器在2011年進入休眠狀態之前已經將整個天空掃瞄了兩遍。美國宇航局後來又再次給予WISE望遠鏡一筆撥款，從而讓它可以重獲生命並賦予其新的代號和使命，即所謂「NEOWISE」項目，主要工作轉向對小行星的搜尋。

這項新的研究工作充分利用了此前WISE望遠鏡獲取的全天紅外巡天數據。天文學家們在這些數據中查看數以百萬計遍佈我們天空的大質量黑洞資料，並很快注意到一個奇特的案例，其編號為WISE J233237.05-505643.5。

美國宇航局噴氣推進實驗室的WISE項目經理皮特·艾森哈特(Peter Eisenhardt)表示：「起先我們觀察到這種奇特現象時我們判斷它有可能是因為這一區域的新生恆星製造過程正在快速進行而導致的現象。但在經過仔細確認後，我們認為者更有可能是兩個黑洞正在跳著死亡之舞，通往不可避免的碰撞之路。」

研究顯示幾乎每個成熟星系的核心位置都會存在一個大質量黑洞，其中有些黑洞案例的質量甚至可以達到太陽的數十億倍。這些黑洞究竟是如何能成長到如此巨大？其中一種方法是吞噬周遭的氣體塵埃物質，而另一個途徑便是星系之間的合併。當兩個星系發生碰撞，其核心的黑洞便會沉向合併後新的星系結構的核心位置，並最終與那裡的另一個黑洞合併。

起先，這兩個黑洞之間相互繞轉的速度非常緩慢，此時兩者相距遙遠，中間還隔著數千光年的距離。到目前為止天文學家們還僅僅確認到少數幾對黑洞似乎正處於這一早期階段過程當中。而隨著時間推移，這兩個黑洞會逐漸相互接近。

這種由兩個黑洞組成的類似雙星的體系是很難被發現的。它們的體積極小，即便使用最強大的望遠鏡也難以分辨。到目前為止科學家們也僅僅辨認出少數幾對此類「黑洞雙星」，並且所有被發現的案例距離地球都相對比較近。而此次被發現的WISE J233237.05-505643.5則是這一名單中的最新成員，它的距離也要比其他先前的成員要遠得多，其與地球之間的距離遠達38億光年。

由澳大利亞望遠鏡緊湊陣列獲取的射電波段圖像確認了WISE J233237.05-505643.5的雙黑洞屬性。隱藏在大型星系核心位置的超大質量黑洞一般都會輻射出筆直向外的噴流。但在這一案例中，這一噴流結構並非筆直，而是彎彎折折的。科學家們認為正是由於其附近存在著的另一個黑洞的引力作用導致了這樣的結果。

設在智利的南雙子望遠鏡提供的可見光波段光譜數據同樣顯示出相似的不尋常特性，科學家們認為這是由於一個黑洞的氣體塵埃吸積盤結構受到另外一個黑洞的引力影響發生物質堆積而造成的。這些證據，加上其他一些輔助性的線索，共同證明這極可能是一個雙黑洞系統，儘管到目前為止科學家們還尚無法確定這兩個黑洞之間究竟距離有多遠。

美國宇航局噴氣推進實驗室的丹尼爾·斯特恩(Daniel Stern)也是有關論文的合著者。他表示：「在試圖對這一神秘體系的信號進行解譯時我們已經盡量保持謹慎。然而這個體系實在非同尋常，從其並非筆直的噴流，到可能發生了物質堆積的吸積盤。我們可以認為雙黑洞系統在宇宙中應當是相當尋常的現象，而雙黑洞模型也的確可以解釋我們所觀察到的所有現象。」

當兩個相互接近的黑洞最終相互碰撞時，它們將釋放強大的引力波，並在時空中傳播。科學家們正積極嘗試利用脈衝星對這些引力波信號進行探測和考察。