看，两个超大黑洞在跳舞

距离地球7.5亿光年的一个星系中心，有两个超大质量黑洞正在相互绕转。图片来源：Josh Valenzuela/新墨西哥大学

　　利用甚长基线阵列（VLBA）超敏锐的射电波“视力”，天文学家在距离地球大约7.5亿光年的一个星系中，首次探测到了一对超大质量黑洞相互绕转的轨道运动。
　　这两个黑洞，质量加在一起相当于太阳的150亿倍，彼此之间可能只隔了大约24光年，对于这样一个系统来说算是靠得特别近了。
　　美国新墨西哥大学的格雷格‧泰勒（Greg Taylor）说，“把这样一对黑洞分辨成两个天体，还能看到它们相对于彼此的运动，这是破天荒的头一次。因此，它们也成为了第一对黑洞‘视双星’。”
　　超大质量黑洞，质量相当于太阳的上百万倍到数十亿倍，存在于大多数星系的核心。两个如此庞大的黑洞共存于单个星系的中心，意味着这个星系过去曾与另一个星系发生过并合。在这种情况下，两个黑洞最终或许会合二为一，在此过程中产生强大的引力波，并将这种涟漪传向整个宇宙。
　　“我们认为，这个星系中的两个超大质量黑洞将会合二为一。”新墨西哥大学的研究生卡瑞诗玛‧班萨尔（Karishma Bansal）说，不过这一事件至少还要再过几百万年才会发生。
　　这个星系是一个椭圆星系，名为0402+379，以它在天空中的位置命名，最早在1995年被观测到。2003年和2005年，甚长基线阵列对它进行过观测。当时的观测表明，这个星系拥有两个核心，而非一个，因此泰勒及其同事在2006年得出结论，这个星系包含一对超大质量黑洞。

VLBA观测到的射电图像中，分辨出了这两个超大质量黑洞，被标为C1和C2。图片来源：新墨西哥大学

　　在最新的研究中，泰勒及其同事结合了2009年和2015年VLBA对这个星系所作的新观测，并重新分析了VLBA先前的观测数据。这顶研究揭示出这两个核心在运动，证实了两个黑洞确实环绕彼此旋转。科学家的初步计算结果表明，它们相互完成一圈旋转大约需要30 000年。
　　“我们需要继续观测这个星系，从而增进我们对于它们旋转轨道的理解，并更准确地测量这两个黑洞的质量。”泰勒说，“这对黑洞给我们提供了首次机会，能够研究这样一个系统如何相互作用。”
　　天文学家还希望发现其他类似的系统。通过星系并合将两个超大质量黑洞凑到一起，天文学家认为这样的过程在宇宙中普遍发生着，因此他们预期这样的超大质量双黑洞也应该很常见才对。
　　“现在，我们已经能够测量这样一对黑洞的轨道运动，这将激励我们去寻找其他类似的双黑洞。”班萨尔说，“或许，我们能找到其他更容易研究的双黑洞。”

甚长基线阵列，由遍布美国全境的10面碟形天线构成，协同工作时相当于一台超大射电望远镜，能够提供超清晰的射电成像观测。图片来源：NROA

　　甚长基线阵列，是美国甚长基线天文台的一部分，由10面240吨重的碟形天线构成，遍布在美国全境，从夏威夷一直分布到加勒比海的圣克罗伊岛。全部10面天线作为单台射电望远镜协同工作时，能够提供天文学观测领域最强大的解析能力。正是这一出众的分辨能力，让科学家能够对宇宙中的天体及其运动进行精细到极致的测量。对星系0402+379中这对双黑洞的研究就是一个典型的例子。
　　相关研究论文发表在6月27日出版的《天体物理期刊》（Astrophysical Journal）上。
编译来源
美国国家射电天文台网站，Astronomers Detect Orbital Motion in Pair of Supermassive Black Holes