美国宇航局的行星猎人罕见地瞥见了遥远星系中的两个黑洞
2024-10-16 04:57

美国宇航局的行星猎人罕见地瞥见了遥远星系中的两个黑洞

  

  

  黑洞在彼此的轨道上运行。两个黑洞都有与之相关的喷流:较大的是红色的,较小的是黄色的喷流。通常只会看到红色的喷流,但在2021年11月12日的12小时内,较小的喷流占主导地位,并从较小的黑洞发出直接信号,这是第一次被观测到。来源:美国国家航空航天局/姓名/ R。Hurt (IPAC) & M. Mugrauer (aiU Jena)

  美国宇航局的TESS卫星帮助实现了这一目标在2021年证实了OJ 287星系中存在两个黑洞的理论,增强了我们对黑洞及其行为的认识。

  几个能所有的研究小组都已经开始了证实了在遥远星系oj287的中心有两个黑洞的理论,这是天文学最先提出的芬兰图尔库大学的教授。一项新的研究表明,卫星观测可以有效地提高人类的生存能力2021年引入的望远镜首次揭示了这对黑洞中较小的黑洞。

  oj287黑洞的发现

  2021年,美国宇航局的系外行星搜寻卫星指向了星系OJ 287,以帮助天文学家证实星系中心有两个黑洞的理论,这一理论最初是由芬兰图尔库大学的研究人员提出的。

  凌日系外行星测量卫星(TESS)旨在发现天空中最亮的矮星周围轨道上的数千颗系外行星。TESS正在寻找从小型岩石世界到巨型行星的各种行星,展示了我们银河系中行星的多样性。到目前为止,它已经发现了410颗确认的系外行星或围绕太阳以外的恒星运行的“新世界”。

  美国宇航局的TESS发现了系外行星,太阳系之外的世界。在对天空的广泛观测过程中,TESS还发现并监测所有类型的亮度变化的物体,从附近的小行星到脉动恒星和包含超新星的遥远星系。图片来源:美国宇航局戈达德太空飞行中心

  OJ 287双黑洞的证据

  2021年,TESS花了几个星期的时间研究另一种系统,一个名为OJ 287的遥远星系。研究人员发现了间接证据,证明OJ 287中一个非常大的黑洞正在绕着一个比它大100倍的巨大黑洞运行。

  为了验证较小黑洞的存在,TESS监测了主黑洞的亮度以及与之相关的喷流。直接观测绕较大黑洞运行的较小黑洞是非常困难的,但研究人员通过突然爆发的亮度揭示了它的存在。这种事件以前从未在OJ287中观察到过,但芬兰图尔库大学的研究员泡利·皮哈约基在2014年的博士论文中就预测到了这一事件。根据他的论文,下一次耀斑预计将在2021年底发生,当时有几颗卫星和望远镜聚焦在这个物体上。

  观测到的爆发表现为卫星观测到的光线曲线的一个尖锐的闪光,显示了一个本来一直暗淡的物体是如何突然明亮起来的。在图片的上角,可以更详细地看到观测到的耀斑。在爆发中发出的光的数量相当于大约100个星系的亮度。来源:Kishore et al. 2024

  TESS卫星于2021年11月12日格林威治标准时间凌晨2点探测到预期的耀斑,这些观测结果最近发表在Shubham Kishore, Alok Gupta(印度Aryabhatta观测科学研究所)和Paul Wiita(美国新泽西学院)的一项研究中。这次活动只持续了12个小时。如此短的持续时间表明,除非事先知道大亮度爆发的时间,否则很难发现大亮度爆发。在这种情况下,图尔库研究人员的理论被证明是正确的,TESS在正确的时间对准了OJ 287。美国宇航局的雨燕望远镜也证实了这一发现,它也指向了同一个目标。

  此外,由波兰克拉科夫雅盖隆大学的Staszek Zola领导的一个大型国际合作组织,通过在地球不同地区使用望远镜探测到同一事件,因此,至少在一个望远镜位置全天都是夜间。此外,来自美国波士顿大学的一个由Svetlana Jorstad和其他观察员领导的小组通过研究耀斑前后的光偏振证实了这一发现。

  启示与未来研究

  在一项结合了之前所有观测结果的新研究中,图尔库大学的毛里·瓦尔托宁教授和他的研究小组已经证明,这12小时的光爆发来自轨道上较小的黑洞及其周围。

  当较小的黑洞“吞噬”了较大黑洞周围吸积盘的一大片,将其转变为向外喷射的气体时,就会出现快速的亮度爆发。较小黑洞的喷流比较大黑洞的喷流亮约12小时。这使得OJ287的颜色不那么偏红或偏黄,而不是正常的红色。爆炸后,红色又回来了。黄色表示在这12小时内,我们看到的是较小黑洞发出的光。同样的结果可以从OJ287在同一时间段内发出的光的其他特征中推断出来。

  “因此,我们现在可以说我们第一次‘看到’了一个绕轨道运行的黑洞,就像我们可以说TESS看到了围绕其他恒星运行的行星一样。就像行星一样,要获得较小黑洞的直接图像是极其困难的。事实上,由于OJ 287距离遥远,接近40亿光年,我们的观测方法可能需要很长时间才能发展到足以捕捉到更大黑洞的照片,”瓦尔托宁教授说。

  然而,较小的黑洞可能很快就会以其他方式揭示它的存在,因为它有望发射纳米赫兹引力波。未来几年,成熟的脉冲星定时阵列应该可以探测到oj287的引力波,”印度塔塔基础研究所的A. Gopakumar说。

  参考:作者:Mauri J. Valtonen、Staszek Zola、Alok C. Gupta、Shubham Kishore、Achamveedu Gopakumar、Svetlana G. Jorstad、Paul J. Wiita、Gu Minfeng、Kari Nilsson、Alan P. Marscher、Zhongli Zhang、Rene Hudec、Katsura Matsumoto、Marek Drozdz、Waldemar Ogloza、Andrei V. Berdyugin、Daniel E. Reichart、Markus Mugrauer、Tapio Pursimo、Harry J. Lehto、Stefano Ciprini、T. Nakaoka、M. Uemura、Ryo Imazawa、michael Zejmo, Vladimir V. Kouprianov, James W. Davidson, Alberto Sadun, Jan ?trobl, Z. R. Weaver和Martin Jelínek, 2024年6月11日,《天体物理学报通讯》。2041 - 8213 . DOI: 10.3847 / / ad4d9b

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