宇宙中罕见的相互绕转双黑洞(图)

宇宙中罕见的相互绕转双黑洞(网络图片)

据物理学家组织网站报道，借助美国宇航局的广域红外望远镜(WISE)，天文学家们观测到在一个遥远星系的核心似乎存在两个超大质量黑洞，这两个黑洞正相互绕转，就像一对舞者，这是不可思议的罕见一幕。

随后利用“澳大利亚望远镜紧凑阵列”以及设在智利境内的南双子望远镜进行的后续观测又揭示了更多有关这一星系不同寻常的特征，包括一条看上去非常不均匀也不稳定的喷流。这可能是来自其中一个黑洞的喷流，但其受到了另一个黑洞强大引力的影响，因此显得摇摆不定。美国宇航局加州喷气推进实验室(JPL)的蔡朝伟(音译：Chao-Wei Tsai)是这项研究有关论文的第一作者。他表示：“我们相信源自其中一个黑洞的喷流受到了另一个黑洞的引力作用影响，就像舞者手中的彩带。如果情况的确如此，那么久意味着这两个黑洞之间的距离相当接近，它们的引力场相互影响。”这项发现将有望帮助科学家们更好的理解大质量黑洞之间相互合并的过程机制。

WISE探测器在2011年进入休眠状态之前已经将整个天空扫描了两遍。美国宇航局后来又再次给予WISE望远镜一笔拨款，从而让它可以重获生命并赋予其新的代号和使命，即所谓“NEOWISE”项目，主要工作转向对小行星的搜寻。

这项新的研究工作充分利用了此前WISE望远镜获取的全天红外巡天数据。天文学家们在这些数据中查看数以百万计遍布我们天空的大质量黑洞资料，并很快注意到一个奇特的案例，其编号为WISE J233237.05-505643.5。

美国宇航局喷气推进实验室的WISE项目经理皮特·艾森哈特(Peter Eisenhardt)表示：“起先我们观察到这种奇特现象时我们判断它有可能是因为这一区域的新生恒星制造过程正在快速进行而导致的现象。但在经过仔细确认后，我们认为者更有可能是两个黑洞正在跳着死亡之舞，通往不可避免的碰撞之路。”

研究显示几乎每个成熟星系的核心位置都会存在一个大质量黑洞，其中有些黑洞案例的质量甚至可以达到太阳的数十亿倍。这些黑洞究竟是如何能成长到如此巨大？其中一种方法是吞噬周遭的气体尘埃物质，而另一个途径便是星系之间的合并。当两个星系发生碰撞，其核心的黑洞便会沉向合并后新的星系结构的核心位置，并最终与那里的另一个黑洞合并。

起先，这两个黑洞之间相互绕转的速度非常缓慢，此时两者相距遥远，中间还隔着数千光年的距离。到目前为止天文学家们还仅仅确认到少数几对黑洞似乎正处于这一早期阶段过程当中。而随着时间推移，这两个黑洞会逐渐相互接近。

这种由两个黑洞组成的类似双星的体系是很难被发现的。它们的体积极小，即便使用最强大的望远镜也难以分辨。到目前为止科学家们也仅仅辨认出少数几对此类“黑洞双星”，并且所有被发现的案例距离地球都相对比较近。而此次被发现的WISE J233237.05-505643.5则是这一名单中的最新成员，它的距离也要比其他先前的成员要远得多，其与地球之间的距离远达38亿光年。

由澳大利亚望远镜紧凑阵列获取的射电波段图像确认了WISE J233237.05-505643.5的双黑洞属性。隐藏在大型星系核心位置的超大质量黑洞一般都会辐射出笔直向外的喷流。但在这一案例中，这一喷流结构并非笔直，而是弯弯折折的。科学家们认为正是由于其附近存在着的另一个黑洞的引力作用导致了这样的结果。

设在智利的南双子望远镜提供的可见光波段光谱数据同样显示出相似的不寻常特性，科学家们认为这是由于一个黑洞的气体尘埃吸积盘结构受到另外一个黑洞的引力影响发生物质堆积而造成的。这些证据，加上其他一些辅助性的线索，共同证明这极可能是一个双黑洞系统，尽管到目前为止科学家们还尚无法确定这两个黑洞之间究竟距离有多远。

美国宇航局喷气推进实验室的丹尼尔·斯特恩(Daniel Stern)也是有关论文的合著者。他表示：“在试图对这一神秘体系的信号进行解译时我们已经尽量保持谨慎。然而这个体系实在非同寻常，从其并非笔直的喷流，到可能发生了物质堆积的吸积盘。我们可以认为双黑洞系统在宇宙中应当是相当寻常的现象，而双黑洞模型也的确可以解释我们所观察到的所有现象。”

当两个相互接近的黑洞最终相互碰撞时，它们将释放强大的引力波，并在时空中传播。科学家们正积极尝试利用脉冲星对这些引力波信号进行探测和考察。