NASA的Swift天文台正追蹤撕裂遙遠星系的兩個怪獸黑洞
天文學家利用美國國家航空暨太空總署（NASA）的斯威夫特天文台（Swift Observatory）提供的數據，在十億光年外的一個星系中發現了來自兩個大質量黑洞的非同尋常的周期性訊號。
天文學家發現了兩個環繞運行的黑洞發出的週期性光線，它們擾亂了十億光年外一個星系中的氣體雲。 這現像被命名為AT 2021hdr，它凸顯了黑洞在運作過程中消耗和噴射氣體的動態變化，為人們深入了解宇宙間的相互作用提供了線索。 圖片來源：F. Goicovic 等人，2016 年
這個事件被稱為AT 2021hdr，它顯示了一對環繞運行的黑洞擾亂了氣體雲，產生了可偵測到的多種波長的週期性光振盪。 這個系統位於天鵝座，它提供了一個前所未有的觀察視角，讓人們了解超大質量黑洞是如何與周圍環境相互作用的。
科學家利用美國國家航空暨太空總署（NASA）的Neil Gehrels Swift天文台，首次偵測到兩個大質量黑洞發出的訊號，它們正在擾亂一個遙遠星系中心的氣體雲。
智利瓦爾帕萊索大學千禧年天文物理研究所、探索超大質量黑洞橫向研究和技術千禧年核心的天體物理學家洛雷娜-埃爾南德斯-加西亞解釋說：”這是一個非常奇怪的事件，叫做AT 2021hdr，每隔幾個月就會重複發生一次。發出的光線中產生了一種振盪模式。
Hernández-García領導的一項關於AT 2021hdr的研究於11月13日發表在《天文學和天體物理學》雜誌上。
在這張藝術家繪製的AT 2021hdr 天體概念圖中，一對怪物黑洞在一團氣體中旋轉，美國宇航局尼爾-蓋爾斯-Swift天文台和加利福尼亞州帕洛瑪天文台的茲維基瞬變設施對這一經常爆發的天體進行了研究。 資料來源：NASA/Aurore Simonnet（索諾瑪州立大學）
這對黑洞位於一個叫做2MASX J21240027+3409114的星系中心，距離天鵝座北部10億光年。 這兩個星系相距約160 億英里（260 億公里），近到光在它們之間的傳播只需要一天的時間。 它們的總質量是太陽質量的4000 萬倍。科學家估計，這兩個黑洞每130 天完成一個軌道，將在大約7 萬年後發生碰撞並合併。
觀看氣體雲遭遇兩個超大質量黑洞的過程。 引力和摩擦力的複雜相互作用導致氣體雲凝結和發熱。 黑洞每運轉一圈，就會從系統中噴出一些氣體。 資料來源：F. Goicovic 等人，2016 年
AT 2021hdr於2021年3月首次被加州帕洛瑪天文台由加州理工學院領導的ZTF（茲威基瞬變設施）發現。 ALeRCE（事件快速分類自動學習）將其標記為潛在的有趣來源。 這個多學科團隊將人工智慧工具與人類專業知識結合，利用ZTF等巡天計畫收集的大量數據，向天文學界報告夜空中的事件。
ALeRCE團隊成員、智利大學千禧年天文物理研究所和數學建模中心的天文物理學家亞歷杭德拉-穆尼奧斯-阿蘭西維亞（Alejandra Muñoz-Arancibia）說：”雖然這個耀斑最初被認為是一顆超新星，但2022年的爆發讓我們想到了其他解釋。
從第一次耀斑開始，ZTF 每隔60 到90 天就能偵測到AT 2021hdr 的爆發。
自2022年11月以來，Hernández-García和她的團隊一直在用Swift觀測這個光源。 Swift幫助他們確定，雙星在紫外線和X射線中產生振盪的時間尺度與ZTF在可見光範圍內看到的時間尺度相同。
圖中所示的Swift 是由位於馬裡蘭州格林貝爾特的美國太空總署戈達德太空飛行中心、位於大學公園的賓州州立大學、位於新墨西哥州的洛斯阿拉莫斯國家實驗室和位於維吉尼亞州杜勒斯的諾斯羅普-格魯曼創新系統公司合作完成的。 資料來源：美國國家航空暨太空總署戈達德太空飛行中心/Chris Smith (KBRwyle)
研究人員對不同的模型進行了”金字塔”式的淘汰，以解釋他們在數據中看到的現象。
起初，他們認為該訊號可能是銀河系中心正常活動的副產品。 然後，他們又考慮了潮汐破壞事件–一顆過於靠近黑洞的恆星被摧毀–是否可能是原因。
最後，他們確定了另一種可能性，即氣體雲的潮汐破壞，氣體雲比雙星本身還要大。 當氣體雲遇到黑洞時，引力將其撕裂，在這對黑洞周圍形成細絲，摩擦開始加熱氣體雲。 靠近黑洞的氣體變得特別稠密和炙熱。 隨著雙星的運行，複雜的相互作用力在每次旋轉時都會從系統中噴射出一些氣體。 這些相互作用產生了Swift和ZTF 觀察到的波動光。
Hernández-García和她的團隊計劃繼續觀測AT 2021hdr，以更好地了解這個系統並改進他們的模型。 他們也有興趣研究AT 2021hdr的母星系，目前正在與附近的另一個星系合併–他們的論文首次報導了這一事件。
位於馬裡蘭州格林貝爾特的美國宇航局戈達德太空飛行中心的Swift首席研究員布拉德利-岑科（S. Bradley Cenko）說：”Swift即將迎來它的20週年紀念日，看到它仍然在幫助社會完成所有新的科學研究，這真是令人難以置信。
美國國家航空暨太空總署的任務是一個不斷擴大的全球網路的一部分，該網路透過觀測天空的變化來揭開宇宙運作的奧秘。
編譯自/ ScitechDaily