在仙女星系中,钱德拉望远镜探测到了一个X射线源的奇迹,这场发现结合了美国宇航局钱德拉望远镜的高精尖X射线数据和地面望远镜的光学观察。科学家们惊喜地发现,可能是迄今为止最紧密相连的一对超大质量黑洞,它们仅相隔不到1/100光年,即地球到太阳距离的几百倍,在宇宙尺度上,这是一段相当短的距离。
这对黑洞隐藏在一个名为LGGS J004527.30+413254.3(简称J0045+41)的天体之中,该天体被认为位于250光年外,但最新观测结果表明它实际上距我们26亿光年之遥。这意味着这些超大质量物质是在数十亿年的过去两个星系合并时形成的,每个星系都含有一个巨大的黑洞。
华盛顿大学天文学家雷弗·多恩─华伦斯坦博士表示:“我们一直在寻找一种特殊类型的天体,现在我们相信已经找到了一种。”研究人员推断出J0045+41中的两个黑洞,其总质量约等于2亿颗太阳,它们彼此围绕旋转,两者之间仅相隔1/100光年,比地球与太阳之间距离还要近。
由于它们当前如此接近,最终将不可避免地被引力吸向一起,最终合二为一并释放出引力波。华盛顿大学约翰·鲁安博士预计:“我们不能准确确定这些黑洞质量,但它们最快可能会在350年内,最慢可能需要36万年才能发生碰撞。”
仙女座星系距我们的银河系大约250万光年,是夜晚无霜的情况下可以用肉眼看到的一个模糊形状。一对恒星和一对超大质量黑洞,这对于理解宇宙如何运作是一个极其重要的问题。此前,有另一组研究者注意到来自J0045+41可见光存在周期性变化,并认为它们是一对每80天就互环绕一次恒星系统。但是,钱德拉望远镜观测到的X射线源并不支持这一初步结论,而是指向至少存在一个中子星或更大的超大质量黑洞,从伴侣那里汲取物质,并且这个伴侣包含快速增长的大型超大质量黑洞。
后来,由多恩─华伦斯坦博士及其同事使用夏威夷双子座北望远镜获得了J0045 + 41的光谱,他们发现该系统必须至少包含一个巨大的超大质量black hole,并据此估计了该对象的地理位置。更令人震惊的是,通过分析这些数据,他们推断出可能还有第二个甚至更多这样的重量级对象以不同的速度相互环绕。这两颗巨型black hole将在未来某个时候融合成单一、不透明、无边界但具有强烈引力的点——另一种形式生命所未知的事物——即使从遥远的地方看,也能感受到他们共同创造出的引力波影响。
依靠加州理工帕洛马尔瞬态工厂提供的人口统计资料团队进一步调查了J0045 + 41周期性的亮度变化,他们发现包括80天和320天周期。在这两个周期间比例与理论预言关于两颗巨型black holes以不同速度共舞动力学完全吻合。因此,我们正逐渐揭开自然世界的一个神秘面纱:它充满了复杂而古老、高科技而又隐蔽,以至于直到最近才开始被人类意识到的现象。