结合美国宇航局钱德拉望远镜的X射线数据和地面望远镜的光学观测结果,天文学家找到可能是迄今最为紧密环绕的一对超大质量黑洞。它们之间仅相距不到1/100光年,仅为地球到太阳距离的几百倍,就宇宙尺度而言这是一个相对较的距离。
26亿光年之遥
长期以来,天文学家都认为一个编号为LGGS J004527.30+413254.3(以下简称J0045+41)的天体属于250光年外的仙女星系内的一对双星。然而,新的观测数据显示J0045+41实际更为遥远,距离地球大约26亿光年之遥。
华盛顿大学天文学家 雷弗·多恩─华伦斯坦(Trevor Dorn-Wallenstein)博士说:“我们一直仙女星系中寻找一种特殊的天体,现在我们认为已经找到一个了。”
根据最新的观测结果,研究人员认为J0045+41中存在两个黑洞,它们的总质量大致相当于2亿个太阳。它们彼此相互环绕,两者之间的距离不到1/100光年,仅为地球到太阳距离的几百倍。研究人员称,这种系统可能是数十亿年前两个星系合并的结果,这两个星系都曾包含一个超大质量黑洞。
由于两个黑洞当前距离较近,它们最终将不可避免的被相互的引力拽到一块直到合二为一,并释放出引力波。华盛顿大学的约翰·鲁安(John Ruan)博士说:“我们还不能准确确定这些黑洞质量的大小,不过我们认为它们最快可能在350年或者最慢在36万年内,发生碰撞合并成一个黑洞。”
一对恒星到一对黑洞
此前,另一个研究小组已经注意到来自J0045+41的可见光存在周期性变化,并认为它们是仙女座星系内的天体,还是一对每隔80天就相互环绕一周的恒星。不过,钱德拉望远镜观测到的X射线源并不支持该研究小组的初步结论。
相反,钱德拉望远镜的结果显示,J0045+41的二元系统应该存在一个中子星或黑洞,从同伴汲取物质,并且这个同伴质量更大、距离更远,还包含一个快速增长的超大质量黑洞。
后来,多恩─华伦斯坦博士和他的同事们从夏威夷的双子座北望远镜获得了J0045 + 41的光谱。他们发现J0045 + 41内必须存在至少一个超大质量黑洞,并据此估计了该天体的距离。更为意外的是,光谱数据显示,J0045 + 41可能还在存在第二个黑洞,并以不同的速度相互环绕。
依靠加州理工帕洛马尔瞬态工厂的光学数据,研究人员查找了J0045 + 41的周期性亮度变化。他们发现多个周期,其中包括80天和320天的周期。这两个周期之间的比例与理论预测的相互环绕的巨型黑洞动力学完全吻合。
华盛顿大学的Emily Levesque博士说:“这是首次找到一对相互环绕的巨型黑洞的有力证据。“