双黑洞探寻：曙光来了吗

■我们的记者倪思杰

黑洞一直是宇宙中令人着迷的存在。

现在，科学家们有了另一个发现——超大质量的双黑洞隐藏在最近的类星体“马卡里安231”中。这项研究是由国家天文台的研究员陆友军和俄克拉荷马大学的戴新宇教授共同完成的。相关结果发表在《天体物理学杂志》上。

“这项研究不仅证明了‘马卡延231’星系中双黑洞的存在，而且为我们今后系统研究双黑洞提供了一种新的方法，即研究和分析发射的光学和紫外线。”陆友军在接受《中国科学》采访时说。与此同时，一些专家表示，这项研究仍需验证。

“太极”黑洞

距离地球6亿光年的“马卡延231”星系于1969年被发现。它有一个非常明亮的星系核，它的电磁辐射主要来自中心的超大质量黑洞和围绕黑洞旋转的由分散物质组成的吸积盘。

正是在这个遥远的星系中，科学家们发现了超大质量的双黑洞系统，它像两条太极鱼一样，围绕着彼此旋转，形成了一个“太极”圆盘。

科学家们长期以来对这种双黑洞有着理论上的期望。“观察发现，几乎每个星系的中心都有一个黑洞。宇宙中的许多星系是成对的。这两个星系围绕着彼此旋转，彼此靠近，最终碰撞合并成一个星系。在这个过程中，双黑洞系统自然会同时出现。”卢友军说道。

戴新宇还说，宇宙的结构，如那些巨大的星系或星系团，是通过不断的融合逐渐形成的。双黑洞是星系融合的自然结果。

对宇宙学家来说，黑洞不仅是科幻电影中令人震惊的视觉体验，也是极端的物理现象。“黑洞代表空间和时间的边缘，是在极端重力作用下形成的完美天体。它们对于研究引力理论和验证爱因斯坦的广义相对论非常重要。”卢友军说道。

引力波辐射是广义相对论中最有趣的预测，有待验证。然而，双黑洞在转移周围产生强大的引力波辐射，导致时空扭曲。更多双黑洞的识别将有助于更好地理解双黑洞、类星体和星系的形成和演化，也为引力波探测提供了目标源，有助于进一步理解重力的含义。

然而，科学家们很长时间没有清楚地“看到”双黑洞系统。"如果我们找不到双黑洞，我们对星系形成的理解可能会出错。"陆友军说，这是世界各地的宇宙学家寻找双黑洞的原因之一。

短波“吃了”

近年来，科学家发现了类星体中存在双黑洞系统的少量证据，基本上是通过观察它们的宽发射线特征或周期性光变化。然而，几乎没有确凿的观测证据证明双黑洞系统确实存在。

“如果一些类星体是双黑洞系统，那么这两个黑洞将在相互旋转的过程中与周围的气体盘相互作用，导致发射的光发生周期性变化。由于双黑洞的相互旋转，观察到的发射线也可能呈现双峰结构。”卢友军说道。

然而，亮度的变化不能被视为双黑洞系统存在的确凿证据。北京大学天文系教授刘福群说，活动星系的组成很复杂，探测过程可能会受到其他因素的影响。此外，在单个黑洞旋转期间喷流方向的进动也将产生周期性的光变化，这很难与由双黑洞系统产生的光变化区分开来。

这一次，中国科学家采用了一种新方法。通过分析类星体的连续光谱数据，他们发现“在短波段内，双黑洞系统的亮度明显不同于单黑洞系统的亮度”。

“短波通常从黑洞附近吸积盘的内部区域发射。与单个黑洞相比，当两个黑洞一起运行时，吸积盘的内部区域将被“吃掉”。因此，双黑洞系统的短波发射比单黑洞系统的要暗得多。”卢友军说道。

研究小组发现双黑洞系统的存在是解释这种差异最合适的理论。通过建立一个动态模型并比较观测结果，研究小组发现*主黑洞的质量约为1.5亿个太阳质量，而围绕主黑洞旋转的次黑洞的质量为400万个太阳质量。它们的轨道周期是1.2年。

黎明下的再探索

对于最新的研究，科学家们认为，尽管研究方法有所创新，但仍不能证明AGN的双黑洞系统一定存在。

“这项研究确实采用了一种新的方法，这对今后进一步寻找双黑洞具有重要意义。然而，任何科学研究成果，尤其是那些刚刚发布的成果，还需要更多的科学家以不同的方式进行验证。”刘福宽在接受《中国科学报》采访时评论道。

刘福宽告诉记者，1988年，芬兰科学家利用近100年前的观测数据，在世界上首次发现了AGN双黑洞系统的可能证据，“然而，至今仍没有确凿证据证明它是100%双黑洞系统”。

" 2003年以后，国际上对双黑洞系统的研究呈现出蓬勃发展的趋势."刘福宽说，2003年，德国马克斯·普朗克地外物理研究所的科学家首次直接拍摄了一个星系中两个活跃黑洞的照片，“这表明一个星系中确实存在两个黑洞”。

此后，越来越多的国内外年轻人加入到寻找精确双黑洞系统的队伍中，相关研究论文的数量也显著增加。

“双黑洞研究在中国蓬勃发展的另一个原因是，在中国占主导地位并参与建设的望远镜项目，如500米球面射电望远镜(FAST)、平方公里阵列望远镜(SKA)和30米望远镜(TMT)，为发现双黑洞提供了更多的可能性。我们需要尽快做一些初步的研究储备。”刘福宽说。

刘福群建议，今后我们可以尝试将连续光谱方法与周期光变等其他手段结合起来，进一步寻找精确的双黑洞系统。

《中国科学日报》(2015年9月14日，第4版)