天文學家正在倒數計時等黑洞合併

天文學家正在觀察天空，等著好戲上演。距離地球 12 億光年的星系，一對黑洞可能正在舞動龐大的引力探戈，相互拉据直到它們合併成一個超大質量黑洞，這可能隨時發生，短則 100 天，甚至可能 3 年後才發生。

目前我們見到的黑洞合併幾乎都是發生時觀測到重力波現象，再藉由反推得出合併天體是雙黑洞、中子星與黑洞，甚至中子星雙星，如果這場合併預測成真，將是天文學家第一次目睹事件，為黑洞如何成長到超大質量提供重要線索，目前研究人員在網站arXiv上傳的研究詳述誘人的預測。

加拿大滑鐵盧市圓周理論物理研究所Huan Yang（楊歡，音譯）和中國科學技術大學Ning Jiang（姜寧，音譯）研究，藉由分析加州史維基瞬變設施（ZTF）的觀測數據，注意到來自遙遠星系的光度變化，並將訊號解釋為來自一對黑洞，自此情況變得更有趣。

兩個黑洞距離越來越近，3年內從相距1光年（約9.5兆公里）變成相距1光月（約8,000億公里）。正常情況下會想像雙黑洞的距離仍然很大，所以觀測期間，互繞週期應不會有太大改變，但情況似乎並非如此，兩天體正以前所未有的方式產生迅速變化。如果這種模式持續，這組雙黑洞彼此距離很快就會像太陽和冥王星的距離一樣「近」（約60億公里），最終合併。

研究團隊分析後認為兩個黑洞合併可能最短100天內就會發生，也有可能3年內，為了預測發生時間，還需要進行後續觀察。劍橋大學天文研究所教授安德魯·法比安（Andrew Fabian）正在準備，預定NASA核光譜望遠鏡陣列（NuSTAR）的觀測時間，儘管他並不知道會發現什麼。

目前該星系環境有相當多星際介質，但當雙黑洞接近時，軌道劇烈變化可能會導致大量氣體被甩出，甩出方向可能會讓我們所處的觀測位置有截然不同狀況。若是氣體甩向與我們視線平行，就會變模糊，垂直會更清楚。天文學家曾預測黑洞合併，但從未實際目睹，關於黑洞，科學家只知道質量龐大，但仍不曉得如何成長到目前程度。黑洞以周圍物質為食，這確實增加黑洞體積及質量，但僅憑這點可能還不足以解釋這些龐然大物成因，因它們約是太陽質量200億倍。

黑洞成長到巨大尺寸的另一種方式是與其他黑洞合併，科學家認為，黑洞潛伏在每個星系中心，當星系合併時，因黑洞之間引力相互牽制，會被困在中間。如果科學家能觀察兩個黑洞如何合併，圍繞這些宇宙巨獸的許多謎團將能解開。

（本文由台北天文館授權轉載；首圖來源：NASA）