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这个模拟图有助于解释一种被认为是来自一对紧密并合的黑洞PG 1302-102的奇怪光信号，这对黑洞位于35亿光年以外。 受到引力而被卷入，最终注定会并合——一个遥远星系中的两个候选黑洞看起来就像是被锁定在复杂的舞蹈画面上。研究人员利用NASA的星系演化探测器（GALEX）和NASA的哈勃太空望远镜的数据，引人注目地证实了这些正在并合的黑洞的存在，并且发现了他们那奇怪的周期性光信号的新细节。 这对候选黑洞，叫做PG 1302-102，在今年早些时候使用地面望远镜被首次发现。它们是迄今发现的相互绕转最紧密的一对黑洞，二者的间隔比太阳系的直径大不了多少。根据预计，它们将在不到一百万年内发生碰撞而并合，触发相当于1亿颗超新星能量的巨大爆炸。 研究人员正在研究这对天体，以更好地了解星系和存在于其中心的巨大黑洞，是如何并合的——这种现象在早期宇宙中屡见不鲜。不过，尽管这些事件十分普遍，它们仍然很难被发现和确认。 PG 1302-102是极少数的良好双黑洞候选体之一。今年稍早时候，位于帕萨迪那的加州理工学院的研究人员仔细检查了一个星系中心发出的不同寻常的光信号后，宣布发现了它。研究人员使用了卡特琳娜实时瞬态巡天项目的望远镜，研究表明这种变化的光信号可能是由于两个黑洞5年一个周期的相互绕转运动产生的。尽管黑洞本身并不发光，它们周围的物质却可以。 在这项发表在9月17日的Nature期刊上的研究中，研究人员发现了更多支持并确认这对黑洞紧密舞动的证据。使用来自GALEX和哈勃望远镜的紫外波段数据，他们得以追索出这个双黑洞系统在过去20年光信号改变的模式。 “我们可以找到GALEX的数据进行回溯，真是太幸运了。”来自纽约的哥伦比亚大学的合作作者大卫·施米诺维奇说，“我们回查了GALEX的档案，发现这个对象（的光变现象）已经被观测到了6次。” 哈勃望远镜除了观测可见光和其他波段的光以外，还可以看到紫外线，同样在过去观察到了这个对象。 紫外波段的光对于检验黑洞产生周期性发光模式的预测至关重要。这个预测的主要观点是，这对黑洞的其中一个释放出更多的光——它比另一个黑洞吞噬了更多的物质，这个过程加热了物质，使之发出大量的光。由于这个黑洞五年绕其搭档公转一周，它发出的光线也会变化；当它转到正对我们的时候，光线就大大增强。 “这就像一个60瓦的灯泡突然变得像100瓦的灯泡一样亮。”哥伦比亚大学该研究的第一作者，丹尼尔·德奥拉齐奥这样解释，“随着黑洞离我们加速远去，它看上去就像是昏暗的20瓦的灯泡了。” 是什么导致了光线的这些变化？一系列变化和蓝移效应有很大关系。蓝移效应使得光向我们传播时被压缩而波长变短，和一辆警车朝你驶来时警报器发出更高频率的尖鸣声一个道理。另一个原因和黑洞的极高速度有关。 更亮的那个黑洞事实上以接近光速7%的速度运动——换句话说，它实在是太快了。尽管它要花五年时间才能绕其伴星黑洞转一周，它毕竟走了很远的距离。相当于仅仅花五年时间，就能沿着太阳系的外边界（彗星停留的奥尔特云所在地）环绕一圈。众所周知，在这样高速的情况下，相对论效应明显，光线变得更亮。 德奥拉齐奥和他的同事们基于早前一篇加州理工学院的论文对于这种效应建立了模型，并且预测如果在紫外波段将会看到什么。他们断定，如果之前在可见光波段观测到的周期性的变亮和变暗现象的确是由相对论增强效应造成的，那么同样的周期性现象也将展现在紫外波段，不过将会被放大2.5倍。果真，GALEX和哈勃望远镜观测到的紫外光验证了他们的预测。 “我们正在完善我们对这个系统中所发生事情的看法，而且会开始更好地理解这个问题。”佐尔坦·海曼，哥伦比亚大学一位构思这个项目的合作研究者说。 这些成果同样会帮助研究人员了解未来怎样寻找甚至更加紧密的正在并合的（双）黑洞，而这样的天体被一些学者认为是物理学和引力波探测的圣杯。在两个黑洞达到终极并合状态前的最后时刻，当他们正紧密地如滑冰运动员一般做“死亡漩涡”的互相绕转时，他们被预测会发出时间和空间的涟漪。这些所谓的引力波，由100年前阿尔伯特·爱因斯坦发表的引力理论预言存在，成为探索宇宙构造的线索。 这些发现也为认识了解宇宙中广泛存在的其他并合黑洞开启了一扇门，而我们现在才刚刚开始揭开它们的秘密。 位于帕萨迪那的加州理工学院主导了星系演化探测器的任务。该任务在经过超过十年的紫外波段巡天工作后，于2013年结束。NASA的喷气推进器实验室（JPL）同样位于帕萨迪那，它负责管理这项任务并建造科学设备。JPL由加州理工为NASA管理。 |
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