首次捕捉到两个黑洞相互绕转的图像。

天文学家在距离地球约 50 亿光年的 OJ287 星系中心发现了天体分裂。

此前,科学家只能生成单个超大质量黑洞的图像,例如我们银河系中心的黑洞。

然而,芬兰图尔库大学的科学家首次获得了黑洞可以成对出现的直接证据。

多年来,科学家们一直怀疑 OJ287 可能隐藏着两个黑洞,但没有足够强大的望远镜来区分它们。

通过将地球上的天线与位于月球中部的卫星结合起来,天文学家创造了一个比地球大 15 倍的射电望远镜。

这使得他们能够捕捉到分辨率比过去观察 OJ287 的图像高 10 万倍的图像。

首席研究员毛里·瓦尔托宁教授说:“我们第一次成功获得了两个黑洞相互绕转的图像。”

科学家首次捕捉到两个黑洞相互绕转的图像,并证明黑洞是成对出现的。

这对黑洞位于类星体 OJ287 的中心,这是一个距离地球约 50 亿光年的极其明亮的星系核心。图片:OJ287 的艺术家印象图

这对黑洞位于类星体 OJ287 的中心,这是一个距离地球约 50 亿光年的极其明亮的星系核心。图片:OJ287 的艺术家印象图

OJ287 是一种被称为类星体的天体,类星体是一个极其明亮的星系核,拥有一个超大质量黑洞。

黑洞本身不发出任何光,但落入奇点的气体和尘埃变得非常热,从而产生大量辐射。

事实上,类星体 OJ287 非常明亮,即使是拥有良好望远镜的业余天文学家也应该能够看到它,尽管它距离我们 50 亿光年。

但在 20 世纪 80 年代,科学家注意到类星体的光以可靠的 12 年模式波动。

瓦尔托宁教授说:“OJ287 的独特之处在于,它被认为包含的不是一个而是两个黑洞,它们在 12 年的轨道上相互绕行;这会产生同一时期内易于识别的光线变化模式。

尽管科学家确信类星体内部隐藏着两个超大质量黑洞,但花了几十年的时间才证明这一点。

即使 NASA 的 TESS 卫星能够在 2021 年探测到来自两个黑洞的光,生成的图像仍然只显示单个物体。

问题是普通的光基望远镜无法产生足够高的分辨率来分离来自这些极远物体的信号。

到目前为止,科学家只能捕捉到单个黑洞的图像,例如我们银河系中心的黑洞人马座 A*(如图)

到目前为止,科学家只能捕捉到单个黑洞的图像,例如我们银河系中心的黑洞人马座 A*(如图)

科学家使用非常大的射电望远镜发现有两个黑洞。一颗非常大的行星位于中心,另一颗较小的行星每 12 年绕其邻居旋转一周

科学家使用非常大的射电望远镜发现有两个黑洞。中心有一个非常大的行星,还有一个较小的行星,每 12 年绕着它的邻居旋转一圈

什么是黑洞?

黑洞是物质变得如此集中以至于形成“奇点”的区域。

引力如此之大,以至于连光都无法逃脱,这就是它们呈现黑色的原因。

在奇点内,我们所理解的物理定律被打破,并表现出不寻常的行为。

科学家认为,大多数黑洞是在超新星爆发期间恒星坍缩时形成的。

然而,人们认为一些超大质量黑洞可能是在大爆炸之后、第一批恒星形成之前就形成的。

为了了解更多,科学家们使用了一种称为“甚长基线干涉测量”的技术。

这本质上涉及将分散在地球和太空中的射电望远镜组合成一个巨大的“虚拟”望远镜。

通过添加拍摄图像时位于月球一半的RadioAstron卫星,研究人员最终能够捕获类星体的射电图像。

瓦尔托宁教授在《天体物理学杂志》上发表的新论文中,将他的图像与理论计算进行了比较,发现黑洞恰好位于预期的位置。

瓦尔托宁教授说:“在图像中,黑洞可以通过它们发射的强烈粒子流来识别。

“黑洞本身是完全黑色的,但它们可以通过这些粒子喷流或黑洞周围的发光气体来探测到。”

这些图像显示其中一个黑洞比另一个黑洞大得多。

较大的一颗质量约为太阳质量的183.5亿倍,较小的一颗质量约为太阳质量的1.5亿倍。

通过将这些射电图像(如图)与理论模型(如恒星所示)进行比较,研究人员表明,黑洞产生的喷流完全遵循科学家预测的路径。

通过将这些射电图像(如图)与理论模型(如恒星所示)进行比较,研究人员表明,黑洞产生的喷流完全遵循科学家预测的路径。

这意味着较小的黑洞因其强大的引力而不断旋转,每次经过时都会撞击较大黑洞的吸积盘。

研究人员估计,黑洞每次穿过这片尘埃和气体云时,都会带走大约 16 个太阳质量的物质。

然而,较大黑洞的吸积盘是如此之大,以至于这对整个系统没有太大影响。

除了证明黑洞对存在之外,研究人员还对这些粒子喷流有了有趣的发现。

他们发现从较小的黑洞喷出的射流是弯曲的,类似于旋转、失控的消防水龙带中的水流。

由于这个较小的黑洞围绕其较大的邻居移动得如此之快,因此它的粒子射流的方向取决于它当前移动的位置。

研究人员称其为“摇尾”喷流,并预测在未来几年中,如果较小的黑洞改变速度和方向,应该会看到它向不同方向弯曲。

爱因斯坦的广义相对论

阿尔伯特·爱因斯坦

阿尔伯特·爱因斯坦

1905年,阿尔伯特·爱因斯坦确定物理定律对于所有非加速观察者都是相同的,并且真空中的光速与所有观察者的运动无关,这被称为狭义相对论。

这项开创性的工作为所有物理学奠定了新的框架,并提出了空间和时间的新概念。

随后他花了10年的时间尝试将加速度纳入理论,最终于1915年发表了广义相对论。

这决定了大质量物体会导致时空扭曲,这种扭曲被感觉为重力。

最简单的形式是,它可以被认为是一个巨大的橡胶板,中间有一个保龄球。

图为耶路撒冷希伯来大学展出的与爱因斯坦预言引力波存在相关的原始历史文献。

图为耶路撒冷希伯来大学展出的与爱因斯坦预言引力波存在相关的原始历史文献。

当球弯曲薄片时,行星弯曲时空结构,产生我们感觉到的重力。

由于冲击力,任何接近身体的物体都会落向身体。

爱因斯坦预测,如果两个巨大物体聚集在一起,它们会在时空中产生涟漪,其幅度之大足以在地球上检测到。

它最近出现在热门电影《星际穿越》中。

在一个情节中,机组人员访问了一颗落入巨大黑洞引力域的行星,该事件导致时间急剧减慢。

虽然地球上的船员几乎没有变老,但船上的船员在返回时却老了几十年。

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