一個(gè)找到一對在宇宙初期組隊(duì)的巨型黑洞的新方式

運(yùn)用最新令人拍手叫絕的技術(shù)，天文學(xué)家們在十幾億光年之外發(fā)現(xiàn)了一個(gè)似乎是雙類星體（并有可能是三類星體）的天體。這一發(fā)現(xiàn)也許會幫助我們理解為究竟有多少這種天體在宇宙初期存在。

雙類星體是一種活躍的星系，在其中心是一個(gè)正在吞噬物質(zhì)的黑洞。正如作者（菲爾·普雷特）在之前的一篇文章中寫過一樣：

所有大型星系與很多小型星系的中心都有一個(gè)黑洞。如作者曾多次解釋道，如果臨近星系的物質(zhì)墜落進(jìn)中心，這些物質(zhì)會堆積成圓盤形并圍繞著黑洞旋轉(zhuǎn)，這些物質(zhì)被黑洞逐漸吞噬。這個(gè)圓盤非常熱，并可以發(fā)出非常強(qiáng)的光，比剩下的星系明亮很多。有時(shí)在某些力的作用下（這些力并沒有被人類完全理解，但很有可能來源于圓盤的磁性），兩股物質(zhì)上下噴射出來，速度極高，有時(shí)接近光速。

這樣的天體被統(tǒng)稱為活躍星系。如果上文中其中一束物質(zhì)對準(zhǔn)地球，我們可以看到幾乎所有電磁波波長，從無線電波道X光，我們稱這樣的天體類星體。

上圖：描繪雙類星體的畫作，兩個(gè)活躍星系繞互相的軌道而行。圖像來源：NASA/歐空局/哈勃望遠(yuǎn)鏡/歐洲南方天文臺。M.科麥斯，編輯：作者菲爾·普雷特

我們知道在一些巨型黑洞是在兩個(gè)星系相撞之后形成的。兩個(gè)黑洞向互相的方向墜落，然后開始環(huán)繞對方的軌道旋轉(zhuǎn)，在幾十億年之后，他們將融合在一起，形成一個(gè)更大的黑洞。這暗示著我們應(yīng)該找得到兩個(gè)互相環(huán)繞的黑洞，至少是兩個(gè)距離很近的黑洞（例如在幾千光年之內(nèi)）。但我們沒發(fā)現(xiàn)幾個(gè)這樣的天體，主要因?yàn)檎业胶诙捶浅＠щy。

新學(xué)術(shù)研究找到了一種尋找黑洞的新方式。類星體的亮度經(jīng)常上下波動，在幾天，幾周，幾個(gè)月之內(nèi)就可能變亮或變暗。如果兩個(gè)類星體距離夠近，其中一個(gè)會變得更亮。

如果它們距離非常近，在地球上的觀測者只能看到一明亮的斑點(diǎn)，這會我們對兩顆類星體的理解產(chǎn)生影響。如果左側(cè)的更亮，那么在地球所看到的斑點(diǎn)就會偏左，如果左側(cè)的變暗，而右側(cè)的變亮，斑點(diǎn)則會慢慢向右移動。測量天體位置的科學(xué)被稱為天文學(xué)，所以研究雙類星體的科學(xué)家將雙類星體稱為天文學(xué)誤差。

衛(wèi)星觀測站蓋亞任務(wù)觀測夜空已有幾年了，以驚人的準(zhǔn)確性測量了數(shù)十億天體，如果蓋亞所測量出天體“中心”的距離來回變化，這個(gè)天體很有可能是我們所說少見的雙類星體。

研究團(tuán)隊(duì)首先列出了一張單子，其中包含了100億光年以外的已知雙類星體（小于這個(gè)距離，雙類星體的測量會被其星系中其他恒星的光所干擾）。這張單子包括了約11000個(gè)這樣的雙類星體。

科學(xué)家們緊接著搜索了蓋亞的數(shù)據(jù)庫，查看是否有這種距離來回變化的情況出現(xiàn)。在整張單子中，共有十五個(gè)出現(xiàn)了這樣的情況。（由于距離過近，這種發(fā)掘方式將會漏掉一些雙類星體）

研究團(tuán)隊(duì)將這十五個(gè)候選對象送到了哈勃望遠(yuǎn)鏡的“快照”計(jì)劃。這項(xiàng)計(jì)劃在平時(shí)安排好的觀測之間景象，將研究對象很短時(shí)的放在鏡頭之下（5-8分鐘）。目前為止，哈勃觀測了四個(gè)蓋亞數(shù)據(jù)庫的天體。其中一個(gè)非常明顯是一個(gè)類星體，它的附近有一顆恒星，所以并不是雙類星體。另外一個(gè)即使在哈勃的觀測之下仍是一個(gè)天體，所以它的真實(shí)身份仍是謎團(tuán)。

上圖：哈勃望遠(yuǎn)鏡所采集的兩組有可能是雙類星體的天體，J0749+2255 （左圖）是雙類星體的候選人， 而J0841+4825（右圖）很可能是兩個(gè)距離較近的類星體。照片來源：NASA，歐空局，霍普金斯大學(xué)H·黃與N·佳可木斯佳，與伊利諾伊州立大學(xué)Y·沈。

好消息是，剩下兩組都應(yīng)該是雙類星體，圖像呈現(xiàn)出兩出明顯的斑點(diǎn)。但我們要小心，所剩這兩組有可能是受空間彎曲影響的一個(gè)單類星體。空間彎曲是由地球與觀測物之間的天體造成的。假設(shè)地球與這組類星體之間有一個(gè)星系，那么類星體的光線將被扭曲，導(dǎo)致同一物體的圖像被照下來多次。即使在測量這兩組候選天體的光譜之后（并發(fā)現(xiàn)它們距離地球有115億光年）研究團(tuán)隊(duì)不能將這個(gè)可能性排除。但統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)指出受空間彎曲影響的類星體數(shù)量很少，這兩個(gè)候選天體是受其影響的單類星體的幾率約為5%。

但如果實(shí)話實(shí)說，圖片中的兩處亮斑也有可能只是兩個(gè)距離非常近的活躍星系，或者是一個(gè)有結(jié)塊，正在形成的星系，兩處結(jié)塊各有一個(gè)黑洞。

上圖：藝術(shù)作品，圖中兩個(gè)類星體之間只有幾千光年，每個(gè)都是一個(gè)正常星系的中心，這兩個(gè)星系正在融合。這樣的天體在宇宙初期更加常見。圖片來源：雙子星天文臺，國家光學(xué)天文臺，大學(xué)天文研究協(xié)會，美國國家科學(xué)基金會與J.休娃

我們需要更多接下來的觀測（包括11個(gè)哈勃仍未觀測的候選天體）來排除混雜在一起的各種因素。但我們的關(guān)注點(diǎn)應(yīng)該放在天文學(xué)誤差這一理論的確有效的事實(shí)上。隨著時(shí)間流逝，蓋亞望遠(yuǎn)鏡也會看到更多這樣的天體，因?yàn)樗b望夜空的時(shí)間越長獲得的數(shù)據(jù)就越準(zhǔn)確。未來的觀測將會提高此技術(shù)，所以即使現(xiàn)在只能找到幾個(gè)雙類星體，天文學(xué)誤差將在未來更加有用。

宇宙初期應(yīng)該有更多的雙類星體，他們像一對隱藏在黑暗中的怪物。希望我們能找到更多雙類星體。

BY: Phil Plait

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