有史以來第一次:天文學家發現了黑洞粉碎後的光

2019年5月21日,天文學家通過雷射干涉引力波天文台(LIGO)和位於義大利的Virgo干涉儀探測到了一個與黑洞合併事件一致的引力波訊號。該事件被命名為S190521g,但起初似乎並沒有產生可見光。

隨後在對加州理工學院管理、位於帕洛瑪天文台的暫現源設備(ZTF)收集到的數據進行回顧時,研究人員發現了來自同一事件產生光的證據。

這項研究目前已發表於《物理評論快報》,其主要作者是來自加州理工學院的天文學家 Matthew Graham。

相互碰撞的中子星是恆星爆炸的超高密度殘留物,會產生各种放射光譜,包括紅外線、紫外線、可見光、x射線、伽馬射線和無線電波。

另一方面,合併後的黑洞會以引力波的形式發出可探測的輻射。黑洞的合併產生了光,一定是發生了一些非常不尋常的事情。

S190521g事件發生在銀河系中心的超大品質黑洞附近。這個黑洞被一個巨大的圓盤包圍著,裡面充滿了各種各樣的物質,包括氣體、塵埃、小行星到恆星、中子星和小型黑洞。

該研究的合著者、來自紐約城市大學(CUNY)的天文學家K. E. Saavik Ford解釋道:「這些物體就像蜜蜂,簇擁在中心的蜂王周圍。它們可以短暫地找到引力伴侶並配對,但通常很快就會因為動作太瘋狂而失去它們的伴侶。但在超大品質黑洞的吸積盤中,流動的氣體將蜂群的狂舞變成了經典的小步舞曲,將黑洞組織起來,使它們能夠進行配對。」

在S190521g的例子中,新合併的黑洞被傾斜地發射出去,在一個被稱為「kick」的天體物理事件中,這次撞擊導致黑洞以驚人的速度穿過吸積盤,與周圍氣體發生反應,產生了一個異常明亮且相對持久的耀斑。

Graham表示:「在這次突然的耀斑爆發事件之前,這個超大品質的黑洞多年來一直發出咕嚕咕嚕的聲響。耀斑發生在正確的時間尺度和正確的位置上,與引力波事件一致。在這項研究中,我們得出結論,耀斑很可能是黑洞合併的結果,當然我們也不能完全排除其它的可能性。」

其它的可能性還包括了超新星爆炸,或是黑洞撕裂恆星產生的潮汐破壞事件。

根據對過去15年收集的數據的回顧,耀斑事件的時間、持續時間、大小和位置均並不是超大品質黑洞附及其周圍吸積盤內的典型事件。

此外,正如先前預測的那樣,耀斑只會在黑洞合併後的幾天或幾周內出現。就像S190521g事件觀測到的,在科學家探測到引力波事件的幾天後,耀斑出現了。

有趣的是,在一個月的時間裡,耀斑慢慢消失了。

科學家最近還記錄道了一個黑洞和一個小型物體的碰撞,這個物體要麼是一顆異常巨大的中子星,要麼是一個異常嬌小的黑洞。

這次事件並沒有檢測到光訊號,所以要麼這些碰撞不會產生光,要麼這兩個物體不在一個有利於產生光的環境中。

另一種可能是,這次碰撞確實產生了耀斑,只是科學家們還沒有記錄到。

值得期待的是,多個觀測站均對這次碰撞做了記錄,因此日後有可能會發現更多線索。

有史以來第一次:天文學家發現了黑洞粉碎後的光
圖自R. Hurt/Caltech/Infrared Processing & Analysis Center

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