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这是第一次,由黑洞合并产生的可见光爆炸

这是第一次,由黑洞合并产生的可见光爆炸

天文学家长期认为;近年来,他们观察到。这两个黑洞绕着彼此旋转,有时会螺旋靠拢,然后合并。在此之前,他们从未看到过这种合并带来的光明。他们观察到的是来自黑洞合并的难以捉摸的信号,称为引力波:时空的涟漪。与此同时,理论学家提出了黑洞合并可能会在可见光下爆炸的方法。这个月,加利福尼亚的天文学家第一次宣布了证据,证明他们现在已经看到了这种产生光的场景之一。

这项描述光爆炸或耀斑起源的新研究发表在2020年6月25日的同行评审期刊《物理评论快报》上。

证据来自加州理工学院的机器人兹威基瞬变设备(ZTF),位于圣地亚哥附近的帕洛玛天文台。ztfj的工作是观测夜空,捕捉到各种意想不到的耀斑和爆发,像夜空中的宇宙萤火虫一样发光。2019年5月21日,ZTF机器人望远镜探测到一个遥远的活跃的特大质量黑洞(或类星体,J1249 3449)产生的耀斑。这个天体距离我们约128亿光年。

大约在同一时间,两台引力波探测器;激光干涉引力波天文台(LIGO)和欧洲室女座探测器;还检测到一个事件。他们把引力波事件命名为S190521g。

现在,一年多过去了,天文学家做了仔细的分析、协调和回顾,他们认为,是的,这两件事。一个在可见光中,一个在引力波中;很可能是同一个黑洞合并产生的。加州理工学院的马修·格雷厄姆是这项新研究的主要作者,也是ZTF项目的科学家。他在加州理工学院的一份声明中说:

这个超大质量的黑洞在这次更突然的耀斑爆发之前已经持续了很多年。

耀斑发生在正确的时间尺度,在正确的地点,与引力波事件一致。在我们的研究中,我们得出结论,耀斑很可能是黑洞合并的结果,但我们不能完全排除其他可能性。

这是第一次,由黑洞合并产生的可见光爆炸

两个合并的黑洞是如何爆发出光的?格雷厄姆和他的天文学家同伴们认为,两个小黑洞位于一个盘内,围绕着一个大得多的黑洞。这项新研究的合著者、纽约城市大学研究生中心的凯瑟琳·e·萨阿维克·福特解释说:

在大多数星系的中心潜伏着一个超大质量的黑洞。它被一群恒星和死星所包围,包括[其他]黑洞。这些物体像愤怒的蜜蜂一样簇拥在中间巨大的蜂后周围。它们能在短时间内找到引力伴侣并配对,但通常在疯狂的舞蹈中很快就会失去伴侣。但在超大质量黑洞的圆盘中,流动的气体将蜂群中狂舞的洞穴变成了经典的小步舞曲,将黑洞组织起来,使它们能够配对。

这是第一次,由黑洞合并产生的可见光爆炸

根据这些科学家描述的情景,一旦两个较小的黑洞合并成一个新的黑洞,那个新的黑洞就会经历一场震荡。这使得它在超大质量黑洞的气盘中以随机的方向飞出去。纽约城市大学的天文学家巴里·麦克南说:

正是气体与高速运动的子弹(新形成的黑洞)的反应产生了明亮的耀斑,用望远镜就可以看到。

这些天文学家说,这种耀斑预计将在合并过程中产生的最初引力波飞溅后的数天到数周内开始。他们的声明解释说:

在这种情况下,ZTF并没有立即捕捉到这一事件,但当科学家们几个月后重新查看ZTF档案图像时,他们发现了一个信号,它是在2019年5月引力波事件发生几天后开始的。ZTF观察到耀斑在一个月的时间里慢慢消退。

科学家们试图更详细地观察超大质量黑洞的光,也就是所谓的光谱,但在他们观察的时候,耀斑已经消退了。光谱可能会为这种观点提供更多的支持,即耀斑来自于超大质量黑洞盘内的黑洞合并。然而,研究人员表示,他们能够在很大程度上排除观测到的耀斑的其他可能原因,包括超新星爆发或潮汐干扰事件,当黑洞吞噬恒星时,就会发生潮汐干扰事件。

更重要的是,研究小组说,耀斑不太可能来自超大质量黑洞通常的隆隆声,超大质量黑洞有规律地从其周围的圆盘中获取营养。利用加州理工学院领导的卡特琳娜实时瞬态调查,他们能够评估过去15年黑洞的行为,并发现它的活动在2019年5月之前是相对正常的,直到它突然加剧。

另一位合著者,加州理工学院的天文学家Mansi Kasliwal说:

像这样的超大质量黑洞一直都有耀斑。它们不是安静的物体,但这次耀斑爆发的时间、大小和地点都是壮观的

寻找这样的耀斑之所以如此重要,是因为它极大地帮助解决了天体物理学和宇宙学问题。如果我们能再次做到这一点,探测到来自其他黑洞合并的光,那么我们就能确定这些黑洞的家园,并对它们的起源有更多的了解。

这些天文学家相信,新形成的黑洞在未来几年内会引起另一次耀斑。这个过程也让新形成的黑洞飞起来。在两个较小的黑洞合并成一个之后;会导致新的黑洞再次进入超大质量黑洞的圆盘:

& # 8230;产生了ZTF应该能看到的另一道闪光。

这是第一次,由黑洞合并产生的可见光爆炸

总结:近年来,我们已经通过被称为引力波的时空波纹探测到宇宙中的黑洞合并。现在,天文学家们第一次相信,他们已经在一个奇特的3黑洞系统中观测到了来自黑洞合并的可见光。

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