【引力波】最新研究：黑洞碰撞可能与光一起爆炸质量黑洞

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当两个黑洞彼此绕成螺旋状并最终碰撞时，它们会发出称为引力波的时空波动。由于黑洞不发光，因此这些事件不会被任何光波或电磁辐射所照亮。
纽约大学天体物理学家提出了黑洞合并可能与光线一起爆炸的方法。现在，天文学家第一次看到了这些光产生场景之一的证据。他们的研究发现结果论文发表在最近的《物理评论快报》上。
由纽约大学、加州理工学院、曼哈顿学院、美国自然历史博物馆的科学家组成的研究团队，发现了一对聚在一起的黑洞发出的耀斑。该事件称为S190521g ，最初是由激光干涉仪重力波天文台（LIGO）和欧洲处女座探测器确定的。随着黑洞的融合、时空的晃动，它们发送了引力波。此后不久，位于圣地亚哥附近帕洛玛天文台的科学家检查了他们对同一事件的记录，并发现了聚结的黑洞发出的耀斑。
如上图所示超大质量黑洞及其周围气体盘。嵌入在该磁盘中的是两个彼此围绕的较小的黑洞。研究人员利用Palomar天文台的Zwicky瞬态观测站（ZTF）的数据，发现了怀疑合并成一个更大的黑洞后不久就产生的这种耀斑。黑洞的合并将导致它们在磁盘内沿一个方向移动，以产生光晕的方式在气体中运作。这一发现可能等于第一次从一对黑洞中看到了光。这些合并的黑洞最早是在2019年5月21日由美国激光干涉仪引力波天文台（LIGO）和欧洲处女座探测器发现的，它们获取了合并产生的引力波。
论文合著者、福特教授说：“在大多数星系的中心潜伏着一个超大质量的黑洞。它被成群的恒星和死星包围着，其中包括黑洞。 ”“这些物体像愤怒的蜜蜂一样蜂拥而至，围绕在中心的巨大女王蜂上。 ”
她说，一旦黑洞合并，新的、现在更大的黑洞就会受到踢动，将其沿随机方向发送出去，然后犁入磁盘中的气体。 “气体对犹如这颗高速子弹的反应产生了明亮的耀斑，可通过望远镜看到。 ”
该研究的主要作者、加州理工学院天文学研究教授、马修·格雷厄姆（MatthewGraham）表示：“在这种突然爆发之前，这个超大质量的黑洞已经爆发了好几年。 ”“耀斑发生在正确的时间尺度和正确的位置，与引力波事件相吻合。在我们的研究中，我们得出的结论是，耀斑可能是黑洞合并的结果，但我们不能完全排除其他可能性。 ”
预计在合并过程中产生的引力波最初飞溅后的几天到几周内会开始爆发。在这种情况下，研究团队并没有立即捕捉到该事件，但是当科学家几个月后回去查看研究档案图像时，他们发现了一个信号，该信号始于2019年5月的引力波事件之后的几天。
科学家试图更详细地观察称为光谱的超大质量黑洞的光，但是到他们看的时候，耀斑已经消失了。频谱会为耀斑来自合并超大质量黑洞盘中的黑洞的想法提供更多支持。但是，研究人员说，他们能够很大程度上排除观察到的耀斑的其他可能原因，包括超新星或潮汐破坏事件，这些事件是黑洞实质上吞噬了恒星时发生的。
而且，该团队说，耀斑不太可能来自超大质量黑洞的通常隆隆声，而黑洞经常从其周围的圆盘中吞食。通过使用由加州理工学院领导的卡塔琳娜实时瞬变调查（CatalinaReal-TimeTransientSurvey），他们能够评估过去15年中黑洞的行为，并发现黑洞的活动在2019年5月突然加剧之前是相对正常的。
研究人员说， “像这样的超大质量黑洞一直都在散发着耀斑。它们并不是安静的物体，但是引爆的时间、大小和位置都很壮观。 ”“寻找这样的耀斑的原因如此重要，是因为它极大地帮助了天体物理学和宇宙学问题。如果我们能够再次这样做并从其他黑洞的合并中探测到光，那么我们就可以钉住这些黑洞的家园并了解他们的起源。 ”