【正見新聞網2019年07月11日】
最近，科學家觀測到了一個驚奇的天文現象，在遙遠的宇宙中一對超大質量黑洞即將對撞。這項新研究發表於2019年7月10日的《天體物理期刊通訊》上。
這對黑洞距地球約25億光年，質量都有太陽的八億多倍。它們會圍繞彼此旋轉並逐步靠近。最終這個超級黑洞對會碰撞並融為一體。這將對它們所處的星系造成恐怖的影響。
圖：觀測到的超大質量黑洞對。 Credit: A.D. Goulding et al./Astrophysical Journal Letters 2019
即使碰撞之前，兩個超大質量黑洞旋轉造成的引力波也非常強大，遠遠超出已經觀測到的恆星級黑洞的引力波。目前，引力波觀測台LIGO只看到了恆星級黑洞合併，中子星合併，以及恆星級黑洞與中子星的合併過程。它們的引力波都比較弱，只能離地球很近的距離才能觀測到。
「超大質量黑洞對旋轉所產生的引力波是宇宙中最強大的，」論文作者之一，美國紐約弗拉迪朗研究所(Flatiron Institute)計算天體物理中心的副研究員Chiara Mingarelli說，「來自超大質量黑洞對的引力波比現在LIGO探測到的引力波強一百萬倍。」
鑒於這對超大質量黑洞離地球非常遙遠，即使光速也要數十億年才能到達地球，科學家認為這對黑洞對早已對撞融合，只是引力波還沒到達地球而已。湊巧的是，目前天文學家的理論模型認為在大約二三十億年前有很多超大質量黑洞對撞並造成引力波。
探測超大質量黑洞對的引力波信號將有助於解決天文學中一些最重要的問題，例如星系合併的幾率以及超大質量黑洞對是否最終真的會對撞合併還是會彼此無止盡的旋轉下去。
論文作者之一，普林斯頓大學(Princeton University)的Jenny Greene教授說：「目前天文學研究中有一個很尷尬的重要問題，我們不知道超大質量黑洞對是否最終會合併。觀察超大質量黑洞對的引力波信號對於黑洞物理學是一個需要解決的長期難題。」
超大質量黑洞一般具有數百萬甚至數十億的太陽質量。幾乎所有的星系，包括我們的銀河系，在中心部分一般都至少有一個這樣的龐然大物。當星系對撞合併時，它們的超大質量黑洞相遇並開始相互繞行。隨著時間的推移，星際氣體和恆星會在黑洞之間穿過並竊取能量，造成黑洞繞行軌道逐步收緊。
然而，一旦超大質量黑洞對足夠接近，恆星和星際氣體就無法繼續盜竊能量了。一些理論研究表明，黑洞繞行軌道會在大約1 個秒差距的位置（大約3.2光年）停滯收縮。這種停滯幾乎是無限期的。果真如此的話，那超大質量黑洞對就不會最終融合，只有非常罕見的三個或更多超大質量黑洞群才會最終碰撞合併。
如果超大黑洞對真的不會碰撞合併，天文學家預計宇宙中會充滿來自超大質量黑洞對的引力波噪音。 「這種噪音被稱為引力波背景，就像夜晚蟋蟀唧唧喳喳的亂叫，」論文第一作者Andy Goulding博士說。 「你無法區分每一個蟋蟀的叫聲，但是全部叫聲的大小可以幫助估計到底有多少只蟋蟀。但是如果兩個超大質量黑洞對最終碰撞合併，在合併時它們會發出雷鳴般的巨響。不過這樣的事件非常短暫也非常罕見，所以我們不一定能很快發現它。」
研究團隊使用哈勃太空望遠鏡(Hubble Space Telescope)探測到了這兩個黑洞。儘管通過光學望遠鏡無法直接看到超大質量黑洞，但是可以看到聚集在黑洞對附近的明亮恆星團和被黑洞強大引力拖入的高溫星際氣體。經過分析，研究團隊發現該系統包含兩個巨大的黑洞。
更進一步，研究團隊分析了這一發現對引力波背景的影響，並估計了在目前可探測範圍內到底有多少超大質量黑洞對。根據模型結果，研究團隊預計大約有112個附近的超大質量黑洞對在發射引力波。這個模型可以幫助科學家估計附近有多少超大質量黑洞正在發射我們現在可以探測到的引力波。