GALEX和哈勃望远镜揭示了碰撞黑洞的新细节

该模拟有助于解释一个奇怪的光信号，该信号被认为来自一对紧密融合的黑洞，PG 1302-102，距我们35亿光年。学分：哥伦比亚大学

天文学家利用来自GALEX和哈勃太空望远镜的紫外线数据，揭示了有关合并黑洞的新细节。

被重力纠缠并注定要合并，一个遥远星系中的两个候选黑洞似乎被锁定在复杂的舞蹈中。研究人员利用美国宇航局的银河演化探索器（GALEX）和美国宇航局的哈勃太空望远镜的数据，就这些合并的黑洞的存在提出了最令人信服的确认，并发现了有关它们奇怪的周期性光信号的新细节。

候选黑洞二人组称为PG 1302-102，是今年年初使用地面望远镜首次发现的。黑洞是迄今为止检测到的最紧密的一对轨道，其间距不超过我们太阳系的直径。预计它们会在不到一百万年的时间内发生碰撞和合并，并以一亿颗超新星的力量引发一次泰坦尼克号爆炸。

研究人员正在研究这对行星对，以更好地了解银河系和位于其核心的巨大黑洞是如何合并的-这是早期宇宙中的普遍现象。但是，与这些事件一样普遍，它们很难被发现和确认。

PG 1302-102是少数几个不错的二进制黑洞候选者之一。它是由帕萨迪纳市加利福尼亚理工学院的研究人员在仔细检查了来自银河系中心的异常光信号后于今年早些时候发现并报告的。研究人员在卡塔琳娜实时瞬态调查中使用了望远镜，结果表明变化的信号很可能是由两个黑洞的运动产生的，这两个黑洞每五年相互摆动一次。尽管黑洞本身不发光，但围绕它们的材料却可以发光。

在9月17日出版的《自然》杂志上的这项新研究中，研究人员发现了更多的证据来支持和证实这些黑洞的紧密联系。利用GALEX和Hubble的紫外线数据，他们能够追踪系统在过去20年中不断变化的光模式。

纽约哥伦比亚大学的合著者大卫·席米诺维奇（David Schiminovich）说：“我们很幸运能够浏览GALEX数据。”“我们回到GALEX档案中，发现该物体刚好被观察到六次。”

哈勃望远镜除了可见光和其他波长的光以外，还看到紫外线，过去也曾观察过该物体。

紫外线对于测试黑洞如何产生周期性光图案的预测很重要。这个想法是，该对中的一个黑洞发出更多的光-它吞噬了比另一个黑洞更多的物质，并且此过程加热了发出高能光的物质。随着这个黑洞每五年围绕其伙伴旋转一次，它的光会发生变化，并且朝着我们的方向看起来会变亮。

哥伦比亚大学研究的主要作者丹尼尔·奥拉西奥（Daniel D’Orazio）解释说：“好像60瓦的灯泡突然看起来是100瓦。”“随着黑洞灯的速度逐渐远离我们，它看起来就像是20瓦的调光灯泡。”

是什么导致光线变化？一组变化与“蓝移”效应有关，在这种效应中，光在向我们行进时被压缩为较短的波长，就像警车的警笛在向您前进时以较高的频率尖叫一样。另一个原因与黑洞的巨大速度有关。

实际上，较亮的黑洞以接近光速7％的速度行进-换句话说，确实非常快。尽管黑洞需要花五年的时间才能绕行它的同伴，但它仍在远距离传播。仿佛在短短五年内，一个黑洞就将整个太阳系从外缘（彗星的奥尔特云所在的地方）覆盖了起来。在如此高的速度（被称为相对论）下，光线变得更加明亮。

D’Orazio及其同事根据以前的Caltech论文对这种效果进行了建模，并预测了它在紫外线下的外观。他们确定，如果以前在可见光中看到的周期性增亮和变暗的确是由于相对论的增强作用，那么在紫外线波长中应该存在相同的周期性行为，但放大了2.5倍。果然，来自GALEX和Hubble的紫外线符合他们的预测。

哥伦比亚大学（Columbia University）的合著者佐尔坦·海曼（ZoltánHaiman）说：“我们正在加强对这个系统中正在发生的事情的想法，并开始更好地理解它。

这些结果还将帮助研究人员了解如何在将来找到更紧密的合并黑洞，有人认为物理学的圣杯和寻找引力波。在两个黑洞最终合并之前的最后时刻，当两个黑洞像溜冰者一样以“死亡螺旋”紧密地围绕彼此旋转时，预计它们会在时空上发出涟漪。这些所谓的引力波的存在源于100年前阿尔伯特·爱因斯坦（Albert Einstein）的引力理论，它为我们宇宙的结构提供了线索。

这些发现也是理解整个宇宙中其他正在合并的黑洞的门户。黑洞是一个广泛的人口，直到现在才开始产生它的秘密。

出版物：Daniel J. D’Orazio等人，“相对论性提升是大规模黑洞二元候选者周期性的原因”，《自然》 525，351–353（2015年9月17日）doi：10.1038 / nature15262