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两个即将相撞的超大质量黑洞:双人舞!

2017-10-21  点击:次  故事屋

我们用来寻找这一信号的望远镜,位于美国夏威夷的茂伊岛(Maui)上,名为Pan-STARRS,全称Panoramic Survey Telescope and Rapid Response System。(充满想象力的天文学家总爱给一个项目起巨长的名字,却又有一个好听的缩写名。这个项目的缩写名译成中文,大概可以称为“泛星”。)泛星的观测项目之一,便是在长达4年多的时间里,对它望远镜全部视野里的小范围夜空,每一季度像拍摄电影一样有计划、有规律地重复观测,由此得到成千上万个天体的光变曲线。

在7平方度大小(大约相当于大拇指在一臂远处的视觉大小)的天区里,对上百颗类星体进行搜寻之后,我们发现了周期性光变类星体的最佳候选者,一个名为PSO J334.2028+01.4075的类星体。(天文学家的想象力有时也会枯竭,因此对于为数众多以至于几乎数不清楚的天体,通常会以天体在天空中的坐标来给它们命名。)

双黑洞的艺术家假想图。

我们测量了它的光变周期,大约为542天,还利用光谱估算出了黑洞的质量之和,大约是太阳的100亿倍。我们还惊讶地发现,如果它确实是理论预测中的双黑洞,那么这两个黑洞的间距就仅有0.02光年,只有太阳和最近的另一颗恒星比邻星间距的1/200,近到足以令两者的运动受到引力波主导,甚至可能处在快速并合的过程当中——如果情况属实的话,这两个黑洞会在大约21年后相撞!

这是目前发现的间距最近的双黑洞候选者,也是一个潜在的引力波源。我们公布这一发现的论文,于4月14日在《天体物理学杂志通讯》(The Astrophysical Journal Letters)上发表。我们所在的学院,即美国马里兰大学计算机、数学及自然科学学院,为此发布了新闻稿,还引起了来自《自然》、《美国国家地理》的科学记者的兴趣。

下一代的大型地基望远镜——大型综合巡天望远镜(Large Synoptic Survey Telescope)已经开始建造,预计2023年前后启用。它的威力将是泛星的上千倍,在项目计划运转的10年时间里,将产生数以万计天体的光变曲线。科学家也开始利用遍布世界被称为脉冲星计时阵(Pulsar Timing Arrays)的射电望远镜阵,尝试观测双黑洞等密近双天体系统在空间中可能引起的广义相对论效应。科学家还设计建造了地面实验设备,例如激光干涉引力波观测台(LIGO),试图直接探测引力波。

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