一種新的模型表明超大質(zhì)量黑洞合并后，會(huì)在可怕的紫外線和x射線下發(fā)光，因?yàn)樗鼈兟菪仙?，不可避免地?huì)發(fā)生碰撞。美國(guó)國(guó)家航空航天局(NASA)的一份聲明稱：超大質(zhì)量黑洞的質(zhì)量是太陽(yáng)質(zhì)量的數(shù)百萬(wàn)倍或數(shù)十億倍，幾乎存在于每一個(gè)至少與我們銀河系大小相當(dāng)?shù)男窍抵小？茖W(xué)家知道星系通常合并在一起，這將發(fā)生在銀河系和仙女座（在大約40億年后）。馬里蘭州美國(guó)宇航局戈達(dá)德太空飛行中心的天體物理學(xué)家斯科特·諾布爾(Scott Noble)說(shuō)：星系中心有超大質(zhì)量黑洞的星系在宇宙中一直存在，但我們只看到星系中心附近有兩個(gè)黑洞的一小部分。
博科園-科學(xué)科普：盡管科學(xué)家們以前見(jiàn)過(guò)黑洞合并，但根據(jù)該聲明，它們要小得多——相當(dāng)于一顆恒星的大小，也就是說(shuō)質(zhì)量是太陽(yáng)的三到幾十倍。這些恒星大小的黑洞合并是由美國(guó)國(guó)家科學(xué)基金會(huì)的激光干涉儀引力波天文臺(tái)(LIGO)探測(cè)到?？茖W(xué)家通過(guò)探測(cè)引力波發(fā)現(xiàn)了它們，引力波是這些大型合并后時(shí)空中的漣漪。超大質(zhì)量黑洞的合并將更難追蹤，因?yàn)樗鼈冎g的距離往往遠(yuǎn)得多，發(fā)出的引力波信號(hào)也較弱。為了探測(cè)到這種微小的信號(hào)，探測(cè)器需要位于太空中，以避免被地球上的地震波干擾。未來(lái)可能實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)的任務(wù)是歐洲航天局的激光干涉太空天線(LISA)，計(jì)劃在2030年發(fā)射。
（本文全部圖片均為模擬視頻截圖）這是來(lái)自美國(guó)國(guó)家航空航天局的模擬圖，顯示了兩個(gè)超大質(zhì)量黑洞在碰撞前相互旋轉(zhuǎn)時(shí)發(fā)出的光芒。圖片：NASA's Goddard Space Flight Center
然而還有另一種可能的方法來(lái)發(fā)現(xiàn)超大規(guī)模的合并。當(dāng)星系合并時(shí)，它們會(huì)帶來(lái)氣體、塵埃、恒星和行星的集合。當(dāng)碰撞發(fā)生時(shí)，許多這種物質(zhì)會(huì)被拖向黑洞——然后黑洞開(kāi)始“吞噬”這種物質(zhì)，產(chǎn)生天文學(xué)家應(yīng)該能夠看到的輻射(在物質(zhì)穿過(guò)黑洞的視界之前)。
這個(gè)新模擬追蹤了三個(gè)超大質(zhì)量黑洞的運(yùn)行軌道，它們距離完全融合的軌道大約有40個(gè)。這個(gè)模型表明，在這次合并中，在望遠(yuǎn)鏡中可以看到一些紫外光和高能x射線。當(dāng)黑洞合并時(shí)，有三個(gè)發(fā)光的區(qū)域，都被熱氣流連接在一起：圍繞整個(gè)系統(tǒng)的一個(gè)大環(huán)，稱為圓環(huán)盤，在每個(gè)黑洞周圍有兩個(gè)較小的環(huán)，稱為迷你盤。
所有這些物體都主要發(fā)射紫外線，當(dāng)氣體以很高的速率流入一個(gè)小型圓盤時(shí)，圓盤上的紫外光與每個(gè)黑洞的冕層相互作用，冕層是圓盤上方和下方高能亞原子粒子的區(qū)域。這種相互作用產(chǎn)生x射線。當(dāng)吸積速率較低時(shí)，紫外光相對(duì)于x光變暗。模擬結(jié)果表明，超大質(zhì)量黑洞合并后的x射線比單獨(dú)超大質(zhì)量黑洞所觀測(cè)到的x射線更亮，也更多變(這些變化與黑洞軌道周圍氣體的速度有關(guān)，也與合并黑洞自身的軌道有關(guān))。這個(gè)模擬是在伊利諾大學(xué)香檳分校的國(guó)家超級(jí)計(jì)算應(yīng)用中心的Blue Waters超級(jí)計(jì)算機(jī)上進(jìn)行，這個(gè)特別的模擬估計(jì)了氣體的溫度，而未來(lái)的模擬將包括溫度、總質(zhì)量和距離等參數(shù)，以觀察合并產(chǎn)生的光的影響。
博科園-科學(xué)科普｜參考期刊文獻(xiàn) :《天體物理學(xué)》
文：Elizabeth Howell/Space
DOI：doi.org/10.3847/1538-4357/aad8b4
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