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  • 1 # 星辰大海路上的種花家

    霍金理論遭遇最大挑戰,NASA發現超級黑洞的死亡之舞證明了什麼?

    OJ 287是一個位於巨蟹座的蠍虎座BL型天體,它的觀測歷史超過120年,是天文史上持續觀測時間和掌握資料最多,卻最搞不清楚的天體之一,不過最近NASA對OJ 287的研究揭開謎團的一角,卻讓大家陷入了一個尷尬的境地。

    關於OJ 287:蠍虎座BL型天體

    OJ 287最早在1891年起就有幹版(早期底片)的影像記錄,它的光度變化記錄超過100年,2008年時精確測定其質量大約超過太陽的180億倍。蠍虎座BL型天體並非說OJ 287是蠍虎座的BL型別天體,而是一種活躍星系核的名詞,最早發現的是蠍虎座BL,因此後來發現的這一類天體均以此原型來命名。

    這類天體具有快速和大振幅通量變化和顯著的光學極化著稱,因此蠍虎座BL天體早期被認為是變星,但光譜明顯不符,或者可以這樣簡單理解,OJ 287是類星體的一種。

    OJ 287和它的伴星黑洞

    OJ 287起先被認為是一顆變星是因為它的光度變化有一個11-12年的週期,最大光度有一個狹宰的雙峰值,如此規律和特徵,絕不一顆變星所能達到的,天文學家認為這種變化是一個另一個大質量的黑洞所引起,一個一億倍太陽質量的黑洞圍繞OJ 287公轉,大約11-12年就會環繞一週,每次穿越大黑洞的吸積盤時就會產生兩個狹窄的光度變化。

    OJ 287雙黑洞示意圖

    芬蘭圖爾拉天文臺的毛裡·瓦多寧和他團隊的質量與軌道顯示,伴星黑洞的軌道會因為引力波輻射而被衰減,根據這個衰減速度,預計在一萬年後就會和OJ 287合併,這個距離35億光年的兩個超級黑洞合併,它產生的引力波估計各位去自己家裡建個引力波天文臺都能觀測到。

    NASA對OJ 287的研究

    小黑洞穿過大黑洞吸積盤產生的光度變化觀測很重要,2010年時的模型顯示能預測未來1-3周內的耀斑,2018年時孟買塔塔基礎研究學院的研究生Lankeswar Dey的一組研究人員釋出了一種新模型,他們稱這個模型可以預測四小時內兩個黑洞即將爆發的耀斑。

    根據這個模型,NASA的斯皮策空間望遠鏡在2019年7月31日對OJ 287的觀測證明這個模型是正確的,這是2020年1月斯皮策望遠鏡退役前最重要的觀測之一,此後我們將永遠失去這一臺建立不朽功勳的空間紅外線望遠鏡。

    斯皮策空間望遠鏡是NASA在2003年發射的一顆紅外天文衛星,工作在3-180微米的紅外線波段,以取代先前的紅外線天文衛星(IRAS),2003年8月25日,斯皮策空間望遠鏡被德爾塔Ⅱ型火箭發射升空,執行在一條位於地球公轉軌道後方、環繞太陽的軌道上,因此它能觀測位於拉格讓日點L3位置的天體。

    儘管這個位置的天體的遙遠天體不會被永久遮擋,但OJ 287最近一次耀斑發生時剛好處在太陽的後方,如果沒有斯皮策望遠鏡,對這個新模型的驗證將要延後十幾年,不過非常幸運,斯皮策當時距離地球2.54億千米,斯皮策對它持續了將近一個月的觀測,取得了大量資料。

    NASA收穫頗豐的發現

    對環繞OJ 287的小黑洞產生的耀斑觀測,除了考慮軌道動力學以外,還需考慮相對論效應和引力波,因為OJ 287中的黑洞系統會產生足夠強大引力波,其足以改變較小黑洞的軌道。透過納入引力波和觀測的資料,研究人員已經能預測1.5天內產生的耀斑。

    此前假設的模型基於黑洞無毛定理,該推定假設黑洞“表面”是無特徵而且對稱的,但霍金對此提出了質疑,如果OJ 287的黑洞視界內質量分佈不均,那麼會導致小黑洞在公轉時影響軌道和產生耀斑的間隔,但透過斯皮策空間望遠鏡的觀測證明,小黑洞的軌道變化符合黑洞無毛定理。

    芬蘭圖爾庫大學天體物理學家毛裡·瓦爾頓寧說:“對黑洞科學家來說,證明或證偽無毛定理非常重要。” “沒有它,我們不能相信霍金和其他人所設想的黑洞是否存在!”

    好訊息是證明了無毛定理,壞訊息是斯皮策空間望遠鏡真的不在了!

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