兩個超大質量黑洞跳著宇宙最極端的軌道舞蹈,天文學家試圖從中理解「無毛定理」

作者 | 發布日期 2020 年 05 月 10 日 0:00 | 分類 天文 Telegram share ! follow us in feedly


我們都曉得銀河系中心有一個超大質量黑洞,通常這種黑洞在星系中心,但 35 億光年外的太空深處,兩個超大質量黑洞正在跳著宇宙最極端的軌道舞蹈,多年來人們一直記錄著不規律的死亡螺旋。

▲ 小黑洞繞著大黑洞旋轉時,進入吸積盤釋出閃焰(藝術家概念圖)。

天文學家透過新的觀測資料,確定它們在名為 OJ 287 的星系中心相互旋轉,這種特殊的現象,可能有助於我們進一步理解黑洞無毛定理,這困擾宇宙學家多年的難題。OJ 287 是個耀變體,有變幻多端的活躍星系核,並有一束射向地球的相對論性噴流,觀測紀錄顯示它每隔一段時間就會發出耀眼的輻射,核心比大多數星系核的活躍程度還要強烈,是因它內部的兩個超大質量黑洞。

光是兩者較小黑洞發出,提供相當可觀的星系能量,質量是太陽 1.5 億倍,相較之下銀河系僅 400 萬個太陽質量;較大黑洞則是目前榜上有名的特大質量黑洞,是太陽 180 億倍。兩個黑洞的互繞週期是 12 年,並不像太陽系行星那麼接近圓形軌道,而是非常扁的橢圓形且具高度進動的軌道。每隔幾年,較小黑洞就會擦邊球進入較大黑洞的吸積盤,產生強大閃焰,且由於不規則軌道,閃焰發生時間每次都不同,可能相隔十年,也可能相隔一年。

▲ OJ 287 星系核的兩個黑洞與太陽系大小比較,兩者相差 120 倍,大的黑洞甚至可將整個太陽系裝進去。

然而,觀測數據從 19 世紀末便開始收集,天文學家多年觀測,已逐漸能模擬軌道並預測最近兩次閃焰,其中一次發生在 2015 年 12 月,但相差近 3 個月;次年 2 月觀測到的重力波事件又再次修正模型。漸漸地,天文學家透過觀測及研究重力波,科學家將修正後的理論建立在 OJ 287 上,第二次閃焰發生在 2019 年 7 月 31 日,也稱為愛丁頓閃焰。以這次預測為例,時間誤差縮短至 4 小時內,同時也表示仍然無法用於探知黑洞無毛定理的真假。

這項任務可能必須利用事件視界望遠鏡前所未有的成像能力,或是結合全球特長基線干涉陣列,以解決這項有無毛的問題。論文發表在《天文物理期刊通訊》。

(本文由 台北天文館 授權轉載;首圖來源:pixabay

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