天文學家發現,在距離地球10億光年的遙遠星系中有兩個巨大的黑洞正在擾動氣體雲,而且這種現象不斷發生。這兩個黑洞的質量加總有4,000萬個太陽那麼大。

美國太空總署(NASA)在11月13日發布的新聞稿中指出,天文學家藉由該局的尼爾‧格雷爾斯雨燕天文台(Neil Gehrels Swift Observatory),首次發現一個星系中心的一對巨型黑洞攪亂四周氣體雲的訊號。

智利千禧年天體物理研究所(Millennium Institute of Astrophysics)暨瓦爾帕萊索大學(University of Valparaíso)天體物理學家埃爾南德斯-加西亞(Lorena Hernández-García)表示,這個被稱為AT 2021hdr的奇怪事件,每隔幾個月就會重複發生一次。

埃爾南德斯-加西亞說,他們認為氣體雲淹沒了那兩個黑洞。當那兩個黑洞彼此環繞軌道運行時,它們會與氣體雲相互作用,擾動並消耗其氣體,這樣系統發出的光線中就產生了一種振蕩。

這對黑洞位於一個名為2MASX J21240027+3409114的星系的中心。該星系位於天鵝座(Cygnus),距離地球10億光年之遙。

而這兩個黑洞相距約160億英里(260億公里),距離足夠近,以至於光在它們之間傳播只需要一天的時間。它們的質量總計為太陽質量的4,000萬倍。

天文學家估計,這兩黑洞每130天環繞一圈,在大約7萬年內就會發生碰撞和合併。

在2021年,天文學家藉由加州理工學院(California Institute of Technology)的「史維基瞬變設備」(Zwicky Transient Facility,ZTF)首次發現AT 2021hdr。從那時候起,他們每隔60至90天就會再次目擊這樣的事件。

在埃爾南德斯-加西亞主導的一項研究中,埃爾南德斯-加西亞與她的團隊從2022年11月開始觀察AT 2021hdr。

他們一開始認為,他們發現的這個訊號可能是該星系中央正常活動的副產品。接著,他們探討了一顆距離黑洞太近的恆星被摧毀是否為可能原因。

最後,他們確定了另一種可能性,也就是氣體雲的潮汐瓦解事件(tidal disruption event),這種潮汐力的破壞比雙黑洞本身的破壞還大。

當氣體雲遇到這兩個黑洞時,引力將氣體雲撕裂,在黑洞周圍形成細絲,而摩擦產生的熱會使其升溫,讓靠近黑洞的氣體變得特別稠密和熾熱。

當這兩個黑洞在軌道上運行時,複雜的相互作用力會在每次旋轉時從系統中噴射出一些氣體。這些相互作用最終產生了天文學家觀察到的波動光。

埃爾南德斯-加西亞和她的團隊計劃繼續觀測AT 2021hdr,以便更好地了解該系統並改進他們的模型。他們也對研究它的母星系感興趣,目前該星系正在與附近的另一個星系合併。

尼爾‧格雷爾斯雨燕天文台的首席研究員琴科(Bradley Cenko)說,隨著該天文台即將迎來設立20周年紀念日,令人難以置信的是,它仍在幫助科學界完成所有新的研究。

他說:「它還可以做很多事情,以指導我們了解不斷變化的宇宙。」

上述研究成果於11月13日發表在《天文與天體物理學報》(Astronomy and Astrophysics)期刊上。#

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