两个黑洞被锁定在死亡螺旋中,首先拍摄为令人惊叹的图像

两人的复杂舞蹈黑洞被锁定在注定失败的轨道上,在首张直接无线电图像中被揭示。

这是天文学家第一次直接对已知双星中两个黑洞的不同喷流进行成像,最终证实了名为 OJ 287 的星系双核模型。

在距离约 35 亿光年的 OJ 287 中,两个中心超大质量黑洞之间错综复杂、极端的相互作用已被记录了几十年。然而,这是第一张捕捉到这两个物体的冒烟枪特征的图像。

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“我们第一次设法获得了两个黑洞相互盘旋的图像。在图像中,黑洞是通过它们发出的强烈粒子射流来识别的。天文学家毛里·瓦尔托宁说芬兰图尔库大学。

“黑洞本身是完全黑色的,但它们可以通过这些粒子射流或洞周围的发光气体来检测到。”

两个黑洞为黑点(左),虚线代表二次喷流。两人的形象黑洞喷气机(右)(Valtonen 等人,应用J, 2025)

OJ 287 是一种称为类星体的星系,恰好是宇宙中最亮的天体。这种亮度是由银河系中心的超大质量黑洞的活动提供动力的,这些黑洞积极地从巨大的物质盘中获取能量。当它围绕黑洞旋转时,这种材料会被摩擦和重力加热到极端温度,导致它发出光芒。

然而,OJ 287 与其他类星体不同。早在 1982 年,天文学家就注意到其亮度的变化,其 12 年的周期性表明中心超大质量黑洞的轨道伴星在一条周期性穿过圆盘的奇怪轨道路径上。

“OJ287 的特别之处在于,人们认为它不是一个而是两个黑洞,在十二年的轨道上相互盘旋,这在同一时期产生了一种易于识别的光变化模式,”瓦尔托宁 说.

当黑洞主动吸食物质时,可能会发生一些事情。一种是天体物理喷流的喷发,因为来自最靠近黑洞的圆盘最内缘的物质沿着事件视界外的磁力线转移。当它到达两极时,这种材料会以惊人的速度发射到太空中。

两个超大质量黑洞与太阳系的相对大小。(美国宇航局/JPL-加州理工学院/R. Hurt/IPAC)

之前对 OJ 287 的观测揭示了一个巨大的喷流从两个黑洞中较大的一个喷发,这个绝对单位的质量是太阳的 180 亿倍。然而,探测到来自两者中较小的喷流(质量为 1.5 亿太阳)仍然难以捉摸。

天文学家对 OJ 287 进行了多次观测,其中最敏锐的观测是在 2014 年使用名为 RadioAstron 的超长基线干涉仪获得的。

天基天文台使用地基天线,实现了破纪录的分辨率,挑选出 35 亿光年外的结构,相当于对月球表面的硬币.研究人员认为,如果检测到来自较小黑洞的喷流,它会出现在 RadioAstron 数据中。因此,他们回到了类星体光的 RadioAstron 地图,并确定了与来自进食黑洞的天体物理喷流相关的几个特征。他们还计算了次级黑洞的运动将如何改变其喷流的路径。

由于次级黑洞相对于主黑洞的移动速度要快得多,因此它的射流应该扭曲,就像来自旋转花园软管的水一样。

最后,研究人员将 RadioAstron 地图和次级喷流轨迹的计算与之前的双黑洞行为模型进行了比较。结果表明,地图中的一个喷流特征几乎与次级黑洞喷流的理论预测完全匹配。

在图像中,主急流沿对角线穿过银河系核心,而较暗的倾斜条纹与较小黑洞喷流的预测路径相匹配。此外,射流的多普勒特性表明次级射流的移动速度较慢,约为初级射流速度的一半。

这使得近整整十年前获得的 RadioAstron 图像成为两个天体物理喷流的第一张图像证据,每个喷流都从一个单独的超大质量黑洞中喷发。

下一步将是验证调查结果。OJ 287 的另一张无线电地图目前正在建设中;它可能会揭示有关喷气式飞机行为的一些线索。然而,为了进一步的观测,我们可能不得不等待 2030 年代,届时二次喷流再次可见。

该团队的研究已发表在天体物理学杂志.

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