OJ 287 是研究 2 個巨大黑洞相互作用的最佳場所之一，雖然黑洞本身看不見，但周遭環境存在感極強，當氣體塵埃朝黑洞螺旋，會被加熱並散發望遠鏡能觀察的強烈輻射。近日，科學家利用虛擬洲際望遠鏡凝視 OJ 287 核心，精確描繪該系統發出的電漿噴流形狀，並揭示某些噴流區段溫度高達攝氏 10 兆度。
OJ 287 是目前已知最極端的雙黑洞系統之一，距離地球 50 億光年，包含一個質量超過太陽 180 億倍的超大質量黑洞，以及一個質量約太陽1.5 億倍的較小超大質量黑洞，後者以 12 年為週期環繞前者運行。
在黑洞研究領域，電漿噴流形成機制仍有許多未解謎團，為描繪任何可能出現的畫面，科學家將 10 架電波望遠鏡組成的甚長基線陣列（Very Long Baseline Array，VLBA）結合全球 27 個地面電波望遠鏡、俄羅斯 Spektr-R 太空電波望遠鏡，組成直徑達地球直徑 5 倍的「虛擬」望遠鏡，以極高解析度對 OJ 287 系統進行高精度成像，首度揭示噴流微小結構，並顯示出伴星黑洞對噴流的週期性擾動。
觀測結果除了發現 OJ 287 系統噴射強烈電漿噴流，大量高能帶電粒子以接近光速的速度從黑洞噴發而出，形成錯綜複雜又壯觀的「宇宙絲帶」，還表明 OJ 287 的電漿噴流源頭處異常狹窄，底部卻比現有理論預測還寬。
更引人注目的是噴流並非筆直形狀，而可能受系統內較小黑洞引力影響呈現三段「彎曲」形態，且存在明顯的搖擺現象。過去理論模型認為，當伴星黑洞在公轉路徑上穿越主黑洞的吸積盤（accretion disk），會引發劇烈擾動導致 OJ 287 產生週期性光學爆發，而此次觀測到的「搖擺噴流」首次為雙黑洞共舞理論提供最強而有力的視覺證據。
此外，影像還揭示某些噴流區段溫度高達攝氏 10 兆度，噴流磁場沿其長度方向排列，或者說磁場就像一條無形通道，約束並引導噴流物質穩定朝一個方向噴射，提供噴流塑造機制新線索。
未來，OJ 287 系統雙黑洞終將碰撞合併，成為科學家研究重力波的理想觀測對象，進一步驗證愛因斯坦廣義相對論於黑洞極端物理環境的適用性。
新論文發表在《天文與天體物理學報》（Astronomy & Astrophysics）。
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（首圖來源：台夫特理工大學）
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