去年底在中國(guó)熱映的美國(guó)大片《星際迷航》中曾反復(fù)出現(xiàn)黑洞概念,陸由俊表示,他們此次研究中的黑洞概念和電影中的黑洞是一回事。“我們研究中的黑洞具體指的是存在于星系中心的質(zhì)量很大的一類黑洞,即超大質(zhì)量黑洞,質(zhì)量相當(dāng)于幾百萬(wàn)甚至上百億個(gè)太陽(yáng)。”
黑洞是廣義相對(duì)論預(yù)言的宇宙空間內(nèi)存在的一種奇異天體,在其視界內(nèi),即使光子也無(wú)法逃脫它的引力束縛。它完全不發(fā)射和反射任何電磁波,儀器和肉眼都無(wú)法直接觀測(cè)到,但借由物體被吸入之前因高熱而放出紫外線和X射線的邊緣訊息,可以獲取黑洞存在的訊息??茖W(xué)家對(duì)黑洞的研究,是人類對(duì)茫茫宇宙進(jìn)行探索的重要部分。
“雙黑洞是指相互繞轉(zhuǎn)的兩個(gè)黑洞組成的一個(gè)系統(tǒng)。一個(gè)類比就是像地球和月球這樣的由兩個(gè)天體組成在引力作用下相互繞轉(zhuǎn)的一個(gè)系統(tǒng),只不過(guò)組成雙黑洞的兩個(gè)天體都是黑洞。”陸由俊說(shuō)。
理論上,在標(biāo)準(zhǔn)冷暗物質(zhì)宇宙模型中,星系合并就不可避免地產(chǎn)生超大質(zhì)量雙黑洞。但實(shí)際觀測(cè)上,目前有關(guān)超大質(zhì)量雙黑洞存在的證據(jù)仍很模糊、稀少。
研究團(tuán)隊(duì)分析了類星體Markarian 231的連續(xù)譜,發(fā)現(xiàn)該類星體中心不僅擁有黑洞,而且存在兩個(gè)相互公轉(zhuǎn)的黑洞,瘋狂地旋轉(zhuǎn)使得這個(gè)類星體顯得更加活躍。
陸由俊說(shuō):“我們?cè)谙惹暗挠嘘P(guān)雙黑洞的研究中注意到雙黑洞吸積盤(pán)系統(tǒng)的幾何結(jié)構(gòu)和光譜發(fā)射顯著不同于單黑洞系統(tǒng)。也就是若在類星體中心只存在一個(gè)黑洞,那么由其附近熾熱氣體形成的吸積盤(pán)就會(huì)一直延伸至黑洞附近,從而發(fā)射大量的紫外射線。但若中心存在兩個(gè)相互繞轉(zhuǎn)的黑洞,則它們與吸積盤(pán)的相互作用會(huì)將吸積盤(pán)內(nèi)區(qū)物質(zhì)掃除殆盡,那么紫外輻射就會(huì)驟然減弱。”
根據(jù)動(dòng)力學(xué)模型的評(píng)估,科學(xué)家們模擬了兩個(gè)黑洞存在的類星體,發(fā)現(xiàn)這種情況符合在類星體Markarian 231所觀測(cè)到的紫外輻射分布,展示了在類星體Markarian 231中心存在一個(gè)彼此非常接近的雙黑洞系統(tǒng)。
陸由俊告訴記者,尋找、證認(rèn)雙黑洞對(duì)理解星系和類星體的形成演化以及進(jìn)一步研究引力波和基本引力理論都具有重要意義。盡管理論上預(yù)期在相當(dāng)多的星系和類星體中心存在超大質(zhì)量雙黑洞,觀測(cè)上有關(guān)雙黑洞存在的證據(jù)仍很模糊、稀少。他們的這一發(fā)現(xiàn)不僅提供了在Markarian 231中存在密近超大質(zhì)量雙黑洞比較確鑿的證據(jù),而且也給出了利用類星體光學(xué)紫外連續(xù)譜輻射缺失這一新方法系統(tǒng)搜尋雙黑洞的一個(gè)樣板。
“我們的發(fā)現(xiàn)很可能會(huì)改變當(dāng)前雙黑洞的研究和搜尋的方向。通過(guò)對(duì)類星體光譜的系統(tǒng)研究很有可能會(huì)發(fā)現(xiàn)大量的雙黑洞系統(tǒng),從而極大地推動(dòng)對(duì)雙黑洞系統(tǒng)與其環(huán)境相互作用的物理過(guò)程、雙黑洞繞轉(zhuǎn)輻射的引力波的探測(cè)等方面的研究。”陸由俊說(shuō)。