難以理解的奇特影像：天文學家首次拍到相互環(huán)繞的雙黑洞

噴流如澆水軟管般扭動。

類星體OJ287中心兩個相互環(huán)繞黑洞的射電影像。最下方的亮斑是主黑洞的射電輻射位置，中間亮斑是較小黑洞射電輻射的位置，最上方的亮斑是較小黑洞的噴流位置。亮斑的狹長形態(tài)并非真實存在，而是波束形狀的反映。

一個以芬蘭圖爾庫（Turku）大學Mauri Valtonen為首的國際科研團隊近日宣布，他們首次成功地在射電波段上拍到了一對互相環(huán)繞運行的超大質量黑洞，此前天文學家僅拍到過單一黑洞，即M87星系中心的黑洞和銀河系中心的黑洞。這次觀測證實了雙黑洞的存在。

這對黑洞位于一個名叫OJ287的類星體中心。類星體是極端明亮的星系核，它們的強光由其中心的超大質量黑洞在吞噬周圍物質的過程中產生。

OJ287的亮度極高，即便是普通天文愛好者也能用小型望遠鏡看到。其特殊之處在于，通常星系中心只有一個黑洞，而它有兩個。這兩個黑洞以12個地球年為周期相互環(huán)繞運行——這導致其光度會發(fā)生相同周期的變化。天文學家通過識別這種變化發(fā)現(xiàn)了它們的存在。

早在19世紀，天文學家就已經拍到了OJ287。當然那時人們并不知道有黑洞這種東西，也不知道有類星體。OJ287只是因為足夠明亮而被偶然地拍進了照片。

1982年，圖爾庫大學的Aimo Sillanp??注意到，OJ287的亮度會以12年為周期發(fā)生規(guī)律性的變化。進一步研究結果顯示，這種亮度變化很可能是由兩個相互繞行的黑洞引起的。在對該類星體進行了密集的觀測后，天文學家最終完整地描繪出了這對黑洞的軌道運動方式。但要拍攝到這對黑洞并非易事。

要區(qū)分這兩個黑洞，人們必須使用分辨率比可見光高10萬倍的射電波。研究人員動用了一個射電望遠鏡系統(tǒng)，其中包括一枚曾經運行在地月間距二分之一處的天文觀測衛(wèi)星RadioAstron。

研究人員將射電圖像和理論計算結果進行了對比，結果表明圖中確實存在兩個黑洞，且位置完全符合預期。相關模型還成功預測了多次黑洞耀斑的爆發(fā)。這既為天文學家解答了一個長期懸而未決的問題，即宇宙中是否真的存在雙黑洞天體系統(tǒng)，也是對愛因斯坦廣義相對論的一次有力驗證。

這是人類首次成功獲得兩個黑洞相互環(huán)繞運行的圖像。黑洞本身是完全黑的，無法拍到。我們拍到的是黑洞產生的強大粒子流或其周圍的發(fā)光氣體。這兩個黑洞中，主黑洞的質量約為太陽的183.5億倍，較小黑洞的質量約為太陽的1.5億倍。

研究人員還發(fā)現(xiàn)，這對黑洞中較小的那一個，還會產生一種全新的噴流，其形態(tài)會如澆水軟管般扭動。這可能是因為這個較小的黑洞在環(huán)繞較大的黑洞快速運行，導致其噴流方向會隨著黑洞運動狀態(tài)的改變而改變。未來如果我們持續(xù)觀測它，可能會發(fā)現(xiàn)它會隨運動速度和方向的改變，而在多個不同的方向上發(fā)生扭曲。

雙黑洞布局示意圖

參考

Identifying the Secondary Jet in the RadioAstron Image of OJ 287

https://iopscience.iop.org/article/10.3847/1538-4357/ae057e