
两个处于合并边缘的黑洞的概念性图像,位于附近超大质量黑洞的气盘内(背景中的亮点)。
长久以来,物理学家们一直认为,黑洞在相互碰撞时应该不会泄漏任何光线。
2019年5月21日,天文学家利用处女座干涉仪和国家科学基金会的激光干涉重力波天文台(LIGO),探测到了一个与黑洞合并一致的引力波信号。这一事件被称为“S190521g”,起初似乎没有产生任何可见光。
令人惊异的是,在随后对加州理工大学“兹维基瞬变设施(ZTF)”这一独立天文台收集的数据进行的审查中,竟然发现了来自同一事件(S190521g)的光的证据,如果得到证实,这将是天文学的第一次。
这项由加州理工大学天文学家马修·格雷厄姆领导的研究,现已发表在“物理评论快报”上。
要知道,中子星是恒星爆炸的超高密度残留物,碰撞产生各种发射光谱,包括红外线、紫外线、可见光、X射线、伽马射线和无线电波。另一方面,合并的黑洞会以引力波的形式发出可探测到的辐射,而引力波本身就是时空中的涟漪。而在黑洞合并的过程中产生了光,那一定是发生了一些非同寻常的事情,正如这项新研究所发现的那样,确实发生了一些非常不寻常的事情。
S190521g事件发生在银河系中心的特大质量黑洞附近。这个黑洞被一个巨大的圆盘包围着,里面装满了各种物质,从气体、尘埃、小行星到恒星、中子星和更小的黑洞。
天文学家形象地描述道:“这些物体像愤怒的蜜蜂一样簇拥在中心巨大的蜂后周围。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它们的伴侣。但在超大质量黑洞的圆盘中,流动的气体将蜂群的狂舞变成了经典的小步舞曲,将黑洞组织起来,使它们能够配对。”
在S190521g事件的例子中,新合并的黑洞被猛地发射出去,这是一种被称为“kick”的天体物理事件。这一冲击导致黑洞以极快的速度穿过圆盘,引发与周围气体的反应,产生了异常明亮和相对持久的耀斑。
天文学家告诉我们,在这个更加突然的耀斑爆发之前,这个超大质量的黑洞多年来一直在爆炸。耀斑发生在正确的时间尺度和正确的位置上,与引力波事件相吻合。 通过这次的研究,我们得出结论,耀斑可能是黑洞合并的结果,但也不能完全排除其他可能性。
这些其他可能性包括了超新星爆炸或潮汐破坏等事件,在这些事件中,还有一颗恒星撞上了黑洞。
也就是说,根据对过去15年收集的数据的回顾,耀斑事件的时间、持续时间、大小和位置在超大质量黑洞附近及其周围的圆盘内并不典型。此外,正如同一团队之前预测的那样,耀斑应该只会在黑洞合并后的几天或几周内出现。事实上,这正是S190521g事件观测到的,因为耀斑是在科学家探测到引力波事件几天后出现的。更有趣的是,耀斑在一个月的时间里慢慢消退。
研究人员下一步要做的是,记录下其他黑洞合并中发生的同样事情。这应该不难,因为随着探测设备的日益完善,预计未来会有更多的此类事件被发现。事实上,这些未来的观测可能会涉及到同一个黑洞,它可能会返回到圆盘中,并可能与另一个毫无戒备的黑洞相遇。
科学家最近还记录到一个黑洞和一个小得多的物体的碰撞,这个物体要么是异常巨大的中子星,要么是异常微小的黑洞。但这次碰撞没有探测到光信号,所以要么这类碰撞不会产生任何光,要么这两个物体没有处在一个有利于产生光的环境中。
另一种可能是这次碰撞确实产生了耀斑,只是科学家们还没有在数据中看到而已。令人兴奋的是,有好几个天文台都记录了这次碰撞的数据,因此,说不定会有更多的线索被发现,很值得期待哦!
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