美国国家航空航天局的行星猎人卫星首次直接观测到黑洞对中的较小物体

降法讲顾

黑洞围绕彼此运行。两个黑洞都有与其相关的喷流：较大的黑洞呈红色，较小的黑洞呈黄色。通常只看到红色喷流，但在2021年11月12日的12小时内，较小的喷流占据了主导地位，并从较小的黑洞发出了直接信号，这是第一次被观测到。来源：美国国家航空航天局/喷气推进实验室-加州理工学院/R.Hurt（IPAC）和M.Mugrauer（AIU Jena）。

据图尔库大学：几个国际研究小组已经证实了芬兰图尔库大学天文学家首次提出的在遥远星系OJ 287中心有两个黑洞的理论。一项新的研究表明，2021年进行的卫星观测首次揭示了这对黑洞中较小的一个。

2021年，美国国家航空航天局的系外行星搜寻卫星指向OJ 287星系，以帮助天文学家证实芬兰图尔库大学研究人员最初提出的星系中心有两个黑洞的理论。

凌日系外行星探测卫星（TESS）旨在发现数千颗围绕天空中最亮的矮星运行的系外行星。TESS正在寻找从小型岩石世界到巨型行星的行星，展示了我们银河系中行星的多样性。到目前为止，它已经发现410颗已确认的系外行星或“新世界”围绕太阳以外的恒星运行。

2021年，TESS花了数周时间研究另一种系统，一个名为OJ 287的遥远星系。研究人员发现了间接证据，证明OJ 287中的一个超大质量黑洞正在围绕一个100倍于其大小的巨大黑洞运行。

为了验证较小黑洞的存在，TESS监测了主黑洞的亮度及其相关喷流。直接观察围绕较大黑洞运行的较小黑洞非常困难，但突然爆发的亮度向研究人员揭示了它的存在。

这种事件以前从未在OJ287中观察到，但芬兰图尔库大学的研究员Pauli Pihajoki在2014年的博士论文中就预测到了这一事件。根据他的论文，下一次耀斑预计将在2021年末发生，当时有几颗卫星和望远镜聚焦在该物体上。



观测到的爆发表现为卫星观测到的光线曲线的急剧闪光，显示了一个原本一直昏暗的物体是如何突然急剧变亮的。在上角，更详细地显示了观察到的扩口。这次爆发发出的光的数量相当于大约100个星系的亮度。来源：Kishore等人2024

TESS卫星于2021年11月12日格林尼治标准时间凌晨2点探测到了预期的耀斑，Shubham Kishore、Alok Gupta（印度Aryabhatta观测科学研究所）和Paul Wiita（美国新泽西学院）最近在《天体物理杂志》上发表了这一观测结果。

活动只持续了12个小时。这种短暂的持续时间表明，除非事先知道它的时间，否则很难找到亮度很高的爆发。在这种情况下，图尔库研究人员的理论被证明是正确的，TESS在正确的时间针对OJ 287。美国国家航空航天局的Swift望远镜也证实了这一发现，该望远镜也指向同一目标。

此外，由波兰克拉科夫贾吉隆大学的Staszek Zola领导的一项大型国际合作，通过使用地球不同地区的望远镜探测到了同一事件，因此全天至少在其中一个望远镜位置都是夜间。此外，由Svetlana Jorstad和其他观察者领导的美国波士顿大学的一个小组通过研究耀斑前后的光偏振，证实了这一发现。

图尔库大学的Mauri Valtonen教授和他的研究团队在一项结合了之前所有观测结果的新研究中表明，12小时的爆发光来自轨道上较小的黑洞及其周围环境。这项研究发表在《天体物理杂志快报》上。

当较小的黑洞“吞噬”较大黑洞周围的一大块吸积盘，将其变成向外的气体射流时，亮度就会迅速爆发。

然后，较小黑洞的喷流比较大黑洞的喷流亮约12小时。这使得OJ287的颜色不那么红或黄色，而不是正常的红色。在爆发后，红色会返回。黄色表示在12小时的时间里，我们看到了来自较小黑洞的光。从OJ287在相同时间段内发射的光的其他特征可以推断出相同的结果。

“因此，我们现在可以说我们第一次‘看到’了一个绕轨道运行的黑洞，就像我们可以说TESS看到了绕其他恒星运行的行星一样。就像行星一样，很难直接获得较小黑洞的图像。事实上，由于OJ 287的距离很近40亿光年，我们的观测方法可能需要很长时间才能发展到足以捕捉到更大黑洞的照片，”Valtonen教授说。

印度塔塔基础研究所的A.Gopakumar说：“然而，这个较小的黑洞可能很快会以其他方式揭示它的存在，因为它预计会发射纳米赫兹的引力波。OJ 287的引力波在未来几年应该可以通过成熟的脉冲星定时阵列探测到。”。