一對注定會合併的黑洞接近到連望遠鏡都很難將其分開觀察
新的觀測和分析顯示,兩個巨型黑洞相距僅750光年,並且正在接近,因為它們在星系合併後相互環繞。來自紐約市Flatiron研究所的天文學家和他們的同事發現了兩個幽靈般的大型黑洞,它們正在走向一場災難性的會面。
天文學家於1月9日在西雅圖舉行的美國天文學會會議上宣布,這對新發現的超大質量黑洞是有史以來最接近碰撞的,並在《天體物理學雜誌》上發表了一篇論文。
雖然從宇宙學的角度來看,這兩個超大質量黑洞相距僅750光年,但在幾億年內不會合併。在此期間,天文學家的發現為宇宙中還有多少超大質量黑洞接近碰撞提供了更好的估計。
這張藝術家的構想圖顯示了一個晚期的星系合併及其兩個新發現的中心黑洞,這對雙胞胎黑洞是在多種波長下觀察到的最接近的黑洞。
這一改進的人數將有助於科學家們傾聽宇宙範圍內被稱為引力波的強烈時空漣漪的”合唱”,其中最大的是星系合併後超大質量黑洞接近碰撞的產物。探測這種引力波背景將改善對宇宙歷史上有多少個星係發生碰撞和合併的估計。
新發現的黑洞之間的短距離”相當接近我們能夠探測到的極限,這就是為什麼這如此令人激動”,研究報告的共同作者、Flatiron研究所計算天體物理學中心的副研究科學家Chiara Mingarelli說。
由於黑洞之間的間隔很小,天文學家們只能通過結合七台望遠鏡的許多觀測結果來區分這兩個物體,其中包括美國宇航局的哈勃太空望遠鏡。(雖然通過光學望遠鏡不能直接看到超大質量黑洞,但它們周圍有明亮的發光恆星群和被其引力吸引過來的溫暖氣體。)
圖為望遠鏡對兩個新發現的超大質量黑洞的碰撞過程的觀察。它們的宿主星系,左邊,是由兩個相撞的星系混合而成的。粉紅色的方框顯示了超大質量黑洞的位置。對這對黑洞的近距離觀察,右圖顯示了兩個明顯的黑洞(白點),相距只有750光年。
“天文學家們很快發現了這對黑洞,這意味著相距較近的超大質量黑洞可能比我們想像的更常見,因為我們發現了這兩個黑洞,而且我們不需要找很遠就能找到它們”,Mingarelli說。
新發現的超大質量黑洞居住在兩個星系的混合體中,這兩個星系在離地球大約4.8億光年的地方發生碰撞。巨大的黑洞生活在大多數星系的中心,通過吞噬周圍的氣體、塵埃、恆星,甚至其他黑洞而變得更大。這項研究中發現的兩個超大質量黑洞是真正的重量級。它們的質量分別是我們太陽的2億和1.25億倍。
這兩個黑洞在它們的宿主星系相互撞擊時相遇。最終,它們將開始相互繞行,隨著氣體和恆星在兩個黑洞之間穿行並竊取軌道能量,軌道會越來越緊。最終,這些黑洞將開始產生比以前探測到的任何黑洞都要強得多的引力波,然後相互碰撞,形成一個巨大的黑洞。
這個藝術家的構想顯示了一個晚期的星系合併及其兩個新發現的中心黑洞。這對雙胞胎黑洞是在多種波長下觀察到的最接近的黑洞。
之前對合併星系的觀測只看到一個超大質量黑洞。由於這兩個物體靠得很近,科學家們無法用一台望遠鏡明確地將它們分開觀察。由加利福尼亞州奧克蘭市尤里卡科學公司的邁克爾-J-科斯領導的這項新調查,結合了在地球和軌道上的七台望遠鏡的12次觀測。儘管沒有一個單一的觀測結果足以證實它們的存在,但綜合數據最終揭示了兩個不同的黑洞。