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如果您手上有一架天文望遠鏡,在5月份的夜晚將望遠鏡指向巨蟹座,很容易就能找到疏散星團M44(又名蜂巢星團或鬼星團)。也許您不會想到,就在M44以東約3.5度的一小片天區內,隱藏着人類目前已知的宇宙中最驚人的物體之一——雙黑洞系統OJ287。天文學家已認定OJ287爲類星體,因爲它呈現點狀光源發光,視星等通常在14.0等~15.0等之間。

M44疏散星團

OJ287系統距離我們約35億光年,該系統擁有兩個黑洞,其中一個是人類迄今爲止發現的最大黑洞之一,其質量達太陽的180億倍。 環繞這個龐然大物是另一個黑洞,它的質量約爲太陽質量的1.5億倍。自20世紀90年代初以來,天文學家幾十年來一直在觀測OJ287,通過觀測發現,每12年兩次,較小的黑洞會衝破其較大夥伴周圍的巨大氣體盤,產生出比一萬億顆恆星還要亮的閃光——耀斑,其光度甚至超過整個銀河系。由於距離的關係,耀斑閃光需要耗時35億年才能到達地球。

OJ287示意圖

我們現在知道,黑洞並非是靜止的,尤其是雙黑洞系統。在OJ287系統中,兩個巨大的黑洞時刻在上演着複雜的舞蹈。但奇怪的是,較小的黑洞圍繞較大的黑洞的旋轉軌道不是圓形,而是不規則的橢圓形。它圍繞更大的黑洞的每個週期都會移動位置,並且軌道相對於大黑洞的氣體盤傾斜。當小黑洞通過大黑洞的氣體盤時,發生碰撞,會產生兩個膨脹的熱氣體氣泡,這些氣泡接着從大黑洞氣體盤中以相反的方向移動,在不到 48 小時內,整個系統的亮度幾乎翻了兩番。

雙黑洞系統

由於小黑洞的軌道不規則,小黑洞在每12年的軌道週期內,會在不同的時間點與大黑洞氣體盤相撞,從而產生明亮的耀斑。因此,天文學家對軌道進行建模並預測耀斑何時發生需要幾十年的時間。但在2010年,天文學家們創建了一個模型,可以預測到大約一到三週內發生耀斑。2015年12月耀斑如期出現了,證明了他們的模型是正確的,因而預測也是準確的。根據預測,距目前最近的一次耀斑發生的時間點是在2019年7月31日左右。

OJ287系統

但是,由於當時太陽恰巧位於巨蟹星座,太陽發出的強光使地面觀測受到了限制,因而整個事件對於地面觀測者和觀測設備都不可見。萬幸的是,斯皮策太空望遠鏡在正式退役之前再建奇功——斯皮策太空望遠鏡在離太陽如此近的觀測場成功觀測到了OJ287系統發生的耀斑,並記錄下了數據。斯皮策太空望遠鏡是唯一目睹這一重大事件的天基望遠鏡,進一步證明了天文學家們之前建立的模型是正確的。斯皮策太空望遠鏡已於2020年1月正式退役。

引力波

OJ287系統對於天文學家來說意義重大,其意義並不在於因爲它是迄今爲止發現的質量最大的黑洞之一,而是因爲它是雙黑洞系統,兩個質量巨大的黑洞的運動要比一般的雙天體的運動複雜得多。下一步,天文學家期待着兩個極其重要的發現,一是能夠觀測到愛因斯坦在1916年預言的引力波的存在;二是能夠驗證由斯蒂芬·霍金提出的“黑洞無毛”定理。

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