難以理解的奇特影像：天文學家首次拍到相互環繞的雙黑洞

噴流如澆水軟管般扭動。

類星體OJ287中心兩個相互環繞黑洞的射電影像。最下方的亮斑是主黑洞的射電輻射位置，中間亮斑是較小黑洞射電輻射的位置，最上方的亮斑是較小黑洞的噴流位置。亮斑的狹長形態并非真實存在，而是波束形狀的反映。

一個以芬蘭圖爾庫（Turku）大學Mauri Valtonen為首的國際科研團隊近日宣布，他們首次成功地在射電波段上拍到了一對互相環繞運行的超大質量黑洞，此前天文學家僅拍到過單一黑洞，即M87星系中心的黑洞和銀河系中心的黑洞。這次觀測證實了雙黑洞的存在。

這對黑洞位于一個名叫OJ287的類星體中心。類星體是極端明亮的星系核，它們的強光由其中心的超大質量黑洞在吞噬周圍物質的過程中產生。

OJ287的亮度極高，即便是普通天文愛好者也能用小型望遠鏡看到。其特殊之處在于，通常星系中心只有一個黑洞，而它有兩個。這兩個黑洞以12個地球年為周期相互環繞運行——這導致其光度會發生相同周期的變化。天文學家通過識別這種變化發現了它們的存在。

早在19世紀，天文學家就已經拍到了OJ287。當然那時人們并不知道有黑洞這種東西，也不知道有類星體。OJ287只是因為足夠明亮而被偶然地拍進了照片。

1982年，圖爾庫大學的Aimo Sillanp??注意到，OJ287的亮度會以12年為周期發生規律性的變化。進一步研究結果顯示，這種亮度變化很可能是由兩個相互繞行的黑洞引起的。在對該類星體進行了密集的觀測后，天文學家最終完整地描繪出了這對黑洞的軌道運動方式。但要拍攝到這對黑洞并非易事。

要區分這兩個黑洞，人們必須使用分辨率比可見光高10萬倍的射電波。研究人員動用了一個射電望遠鏡系統，其中包括一枚曾經運行在地月間距二分之一處的天文觀測衛星RadioAstron。

研究人員將射電圖像和理論計算結果進行了對比，結果表明圖中確實存在兩個黑洞，且位置完全符合預期。相關模型還成功預測了多次黑洞耀斑的爆發。這既為天文學家解答了一個長期懸而未決的問題，即宇宙中是否真的存在雙黑洞天體系統，也是對愛因斯坦廣義相對論的一次有力驗證。

這是人類首次成功獲得兩個黑洞相互環繞運行的圖像。黑洞本身是完全黑的，無法拍到。我們拍到的是黑洞產生的強大粒子流或其周圍的發光氣體。這兩個黑洞中，主黑洞的質量約為太陽的183.5億倍，較小黑洞的質量約為太陽的1.5億倍。

研究人員還發現，這對黑洞中較小的那一個，還會產生一種全新的噴流，其形態會如澆水軟管般扭動。這可能是因為這個較小的黑洞在環繞較大的黑洞快速運行，導致其噴流方向會隨著黑洞運動狀態的改變而改變。未來如果我們持續觀測它，可能會發現它會隨運動速度和方向的改變，而在多個不同的方向上發生扭曲。

雙黑洞布局示意圖

參考

Identifying the Secondary Jet in the RadioAstron Image of OJ 287

https://iopscience.iop.org/article/10.3847/1538-4357/ae057e