巨蟹座方向的OJ 287星系中心的怪物黑洞实际上是2个
这位艺术家的印象显示了OJ 287星系中的两个巨大的黑洞。太空中红色大环上的两个黑点(图片来源:美国宇航局/JPL加州理工学院)
（神秘的地球uux.cn）据美国太空网（罗伯特·李）：天文学家已经证实在一个遥远星系的动荡中心存在第二个超大质量黑洞。
科学家们还发现，这两个宇宙怪物都以气体和尘埃为食，其中一个有一个奇特的椭圆形轨道，使它穿过其同伴周围的红热尘埃和气体的巨大圆盘。
在OJ 287中心发现的第二个黑洞庞然大物，是一个距离我们大约50亿光年的星系，质量约为1.5亿个太阳。尽管令人生畏，但它所围绕的黑洞甚至更大——相当于超过180亿个太阳——并以吸积盘的形式贪婪地吞噬周围的气体和尘埃。
来自这个剧烈的宇宙漩涡的物质没有落到这个超大质量黑洞的表面，而是被引导到它的两极，并在这个过程中作为强大的喷流喷射出来，使银河系中心像一种称为类星体的活动星系核(AGN)一样明亮。
正是在这个吸积盘中，天文学家发现了第二个环绕超大质量黑洞的信号。当第二个黑洞穿过主黑洞周围的吸积盘时，它引发了一系列的耀斑。
这些耀斑的出现是因为俯冲的黑洞加热了物质盘，导致它“打嗝”喷出热气，形成膨胀的气泡。气泡在几个月的时间内冷却，发出光并发出持续两周左右的闪光，比一万亿颗恒星发出的光的总和或整个银河系发出的光还要亮。
这项新研究准确地预测了第二个黑洞穿过吸积盘的时间，从而使天文学家能够模拟第二个黑洞扁平的椭圆形轨道以及它产生的吸积盘耀斑的时间。
OJ 287作为一个二元黑洞系统的艺术插图。(图片来源:AAS 2018)
隐藏的怪物
OJ 287位于巨蟹座的方向，是在120多年前拍摄的照片中发现的，照片显示了类星体的中心。
虽然这个类星体已经被很好地研究过，但是在观测中黑洞看起来是一个单一的合并点。只有在确定了两种不同类型的信号之后，天文学家才能够推测出这个AGN真正的双星性质。
大约四十年前，芬兰图尔库大学的天文学家、这项新研究的合著者艾沫·西兰帕和他的同事们注意到OJ 287的发射中有一个突出的模式。他们确定了两个周期——一个大约12年，一个大约55年。这表明两个黑洞围绕着彼此旋转，较短的周期是轨道周期，较长的周期是由于轨道的方向随着时间的推移而改变。
“这两个黑洞在天空中离得如此之近，以至于人们无法分别看到它们；他们在我们的望远镜中合并成一个点，”领导这项研究的芬兰图尔库大学天文学家Mauri Valtonen在一份声明中说。“只有当我们清楚地看到来自每个黑洞的独立信号时，我们才能说我们实际上已经‘看到’了它们。”
在2021/2022年由一些望远镜进行的观测活动中，天文学家终于能够获得次级黑洞穿过吸积盘的直接证据，并收集来自第二个宇宙泰坦的信号。
“2021/2022年这段时间在OJ 287的研究中有着特殊的意义，”瓦尔托宁说。“早些时候，有人预测，在此期间，次级黑洞将穿过其质量更大的同伴的吸积盘。这种俯冲预计会在撞击后立即产生非常蓝的闪光，在预测时间的几天内，人们确实观察到了这种闪光。”
这位艺术家的印象显示了OJ 287星系中的两个巨大的黑洞。(图片来源:美国宇航局/JPL加州理工学院)
爆炸性的惊喜
尽管与先前的预测相符，新的观察仍然带来了一些惊喜。例如，天文学家发现了以前没有探测到的耀斑类型，包括比整个星系亮100倍并且只持续了一天的大规模耀斑。
“根据估计，耀斑发生在较小的黑洞在其坠落过程中接受了大量新气体后不久，”瓦尔托宁说。“是吞咽过程导致OJ287突然变亮。据认为，这一过程赋予了喷流能量，喷流从OJ 287较小的黑洞中射出。像这样的事件十年前就被预测到了，但直到现在还没有得到证实。”
当次级黑洞穿过其较大伙伴的吸积盘时，它也产生了一次强大的伽马射线爆发——这是六年来该系统中最大的一次——由费米伽马射线太空望远镜观测到。伽马射线爆炸是由次级黑洞喷出的物质撞击主吸积盘中的气体而产生的。当科学家们回顾档案数据并在2013年看到类似的伽马射线爆发时，这一点得到了证实——这是较小的黑洞最后一次穿过吸积盘。
“那么一日爆呢？为什么我们以前没见过？”瓦尔托宁说。“事实证明，我们只是运气不好。没有人在OJ287进行一夜特技表演的那几个晚上观察到它。”
虽然天文学家将继续用一系列望远镜研究电磁波谱中OJ 287核心的黑洞双星，但对双星黑洞配对的确认使该系统成为探测引力波的理想候选，引力波是大质量物体加速和相互绕转时产生的时空微小波纹。引力波将角动量从双星系统中带走，从而导致它们的居住者螺旋在一起。这意味着最终，OJ 287的两个黑洞将会合并，形成一个更加巨大的超大质量黑洞。
该小组的研究发表在皇家天文学会月刊上。
