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黑洞的碰撞是如此强大，以至于它们扭曲了时空的结构，在整个宇宙中发出引力波。海浪席卷地球，微调的探测器使我们能够以令人印象深刻的准确性“听到”这些碰撞。然而，我们不能“看到”他们。黑洞通过其巨大的引力吞噬光和辐射，所以这些合并对我们来说是不可见的。
直到2019年5月21日探测到的候选引力波事件S190521g。
当地震波撞击地球时，它触发了位于美国和意大利的两座LIGO天文台的引力波探测器。这个信号告诉研究人员，天辰收益他们刚刚听到两个巨大的黑洞在遥远的空间碰撞。幸运的是，大约在同一时间，加州帕洛玛天文台的兹威基瞬变装置用望远镜的眼睛盯住了同一区域。
研究人员仔细研究了这些数据，发现大约在同一时间发生了一次耀斑爆炸。
在周四发表在天体物理学杂志《物理评论快报》上的一项研究中，天文学家详述了ZTF探测到的耀斑，以及他们认为它与S190521g黑洞合并有关的原因。如果他们的理论被证实，这将是第一次有人探测到与黑洞碰撞相关的电磁对应物——光。
澳大利亚莫纳什大学的天体物理学家罗里·史密斯(Rory Smith)没有参与这项研究，他说:“如果GW信号和EM信号是相关的，那就太不可思议了。”
疯狂的跳舞
这项新的研究利用了一种理论，即超大质量黑洞周围的吸积盘中有规律地发生黑洞合并。吸积盘是一个充满气体、尘埃、恒星和黑洞的漩涡区域，在这种极端的环境中，宇宙中的巨兽不断地相互接触——相遇、跳舞和潜在的碰撞。先前的研究预测，如果黑洞合并时发生在吸积盘中，爆炸耀斑会是什么样子。
根据这个团队的预测，ZTF的首席科学家和这项研究的第一作者马修·格雷厄姆(Matthew Graham)和他的团队在ZTF数据中寻找这种爆炸耀斑，最终在一个名为J1249+3449的遥远超大质量黑洞附近找到了他们的候选者。研究小组认为，一对黑洞在巨大的气体盘中合并，合并产生了“回踢”，扰乱并加热了气体和碎片。干扰是ZTF接收到的耀斑。
“新的合并后的黑洞得到了这种刺激，同时也有一些物质被拖了进来。[它]猛烈撞击周围的气体环境，你会得到一个冲击波——这就是耀斑的最初原因，”格雷厄姆解释说。
这种类型的耀斑并非闻所未闻。今年4月，天文学家们看到了与黑洞有关的耀斑穿过oj287星系的气盘。oj287中的现象略有不同，但格雷厄姆解释说，他们的团队“真的很高兴”，因为其他科学家可能对他们提出的事件类型很熟悉。
然而，你可能会在吸积盘中看到这些类型的耀斑，原因有很多——而研究小组还没有被说服。
美国自然历史博物馆的天体物理学家、论文的合著者Saavik Ford说:“一开始我很怀疑。“这次耀斑看起来很有趣，但黑洞周围的气盘一直在耀斑，我不知道会有多兴奋。”
福特解释说，耀斑也可能发生在恒星爆炸或潮汐干扰事件时——当行星被附近的黑洞吞噬时。“耀斑看起来并不像这两种东西。”福特说。吸积盘也容易燃烧，但福特说，磁盘耀斑通常看起来不像ZTF看到的耀斑。另外，J1249+3449的磁盘在过去的15年里没有闪耀过。
福特说:“唯一的可能是，这是一个全新的、天辰收益来自这个气体盘的非常不寻常的耀斑——这个发现本身就非常有趣!”
什么是黑洞?宇宙中黑暗神秘的怪物
恢复平衡
快速回顾一下这个团队的理论:两个黑洞在J1249+3449的吸积盘中合并。这一事件引起了耀斑，被ZTF探测到。该事件还产生了引力波，由LIGO和室女座探测到。研究人员认为他们已经“看到”了黑洞合并产生的光爆炸。现在，新形成的合并黑洞已经安定下来，耀斑已经消失，平衡似乎已经恢复。
但我们还能学到什么?
耀斑还可以告诉天文学家关于两个碰撞黑洞的物理特征。福特说，如果预测是正确的，那么这将是LIGO和Virgo观测到的“最大规模的合并”。合并后的黑洞被认为质量接近太阳的100倍——也就是说，它们的质量是太阳的100倍。
要达到那样的大小，黑洞需要随着时间的推移相互融合，逐渐相互吞噬，变得越来越大，就像某种宇宙片麻里。而一个吸积盘可能是完美的地方，因为在里面它们有机会求爱，共舞，最终彼此融合。如果这是在吸积盘有规律地发生，我们应该能够更经常地发现这些耀斑。
Graham承认这个团队的预测最终可能是错误的。他甚至希望其他科学家可能对这次耀斑有其他的解释。但是，该团队的预测是可验证的，当合并后的黑洞在2022年初再次与该盘相互作用时，该团队将会进行观察。
他说:“如果我们的模型是正确的，我们预计将在一年半后看到天然气燃烧事件。”“这是良好的科学。”
此外，处女座ligo的研究人员正在专心地研究引力波事件S190521g。引力波的探测将使天文学家能够逆向工作并估计合并后的黑洞的质量。
来自莫那什的天文学家罗里·史密斯(Rory Smith)说:“假设LIGO观测到的是一个真正的天体物理信号，那么一旦它被公开，LIGO对黑洞质量的测量就可以与电磁测量相比较。”
如果他们的预测与格雷厄姆、福特和他们的同事的预测一致，这可能是一个真正的黑洞宝库，并为研究这些极端的宇宙事件开辟了一条新途径。
“这种工作是对GW190814这类发现的补充，”史密斯说。“联合引力波和电磁观测可以使宇宙更加清晰。”
对于引力波天文学来说，这是美好的一周。周二，包括史密斯在内的来自LIGO和室女座合作的研究人员宣布了一个名为GW190814的现象。黑洞和“神秘物体”之间的碰撞，可能是迄今为止发现的最轻的黑洞或最重的中子星，为引力波天文学家提出了关于宇宙中一些最极端现象的新问题
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