天文学家发现可能的遥远的黑洞合并

艺术家在Quasar的核心中的黑洞二进制文件的概念，数据显示了叠加的周期性变异性。

在一个新出版的研究中，天文学家团队详细介绍了一个远处的准则的不寻常的重复光信号，他们说他们所说的两个超级分类黑洞在合并的最后阶段的结果 - 从理论上预测的东西，但它具有从来没有观察到。

许多闪闪发光的星系的中央区域，我们自己的银河系包括，冒着浮能的黑暗洞，群众的群体相当于数百万，甚至数十亿美元的太阳。更重要的是，这些超级分类的黑洞和他们的主机星系似乎一起发展或“共同发展”。理论预测，随着星系碰撞和合并，生长更加巨大，所以他们的黑暗的心也是如此。

黑洞本身是不可能的，但它们的重力可以拉动周围的气体，形成称为增压盘的旋流带。纺纱颗粒加速到巨大的速度，并以热量和强大的X射线和伽马射线的形式释放大量能量。当这个过程发生在超大迹象的黑洞时，结果是Quasar - 一个极光的物体，其在其主机星系中的所有恒星出现，并且从宇宙中可见。“Quasars是Galaxies及其中央黑洞演变的宝贵探讨，”Caltech的天文学教授乔治Djorgovski George Djorgovski说。

在1月7日问题上，Djorgovski和他的合作者报告了一个远处的Quasar的一个不寻常的重复光信号，他们所说的最有可能是两个超级分类黑洞的结果，这些黑洞在一个预期的合并的最终阶段从理论上，但之前从未观察过。该发现可以帮助揭示在称为“最终PARSEC问题”的天体物理学中的长期难题，这是指理论模型的失败预测黑洞合并的最终阶段看起来像或甚至可能发生的时间拿。“这些超迹黑洞系统的合并的结束阶段非常清晰，”首次作者“Caltech高级计算科学家Matthew Graham Matthew Graham”说。“发现一个系统似乎处于进化阶段的系统意味着我们现在对正在发生的事情上有一个观察手柄。”

Djorgovski和他的团队在分析Catalina实时瞬态测量（CRT）的结果后发现了从Quasar PG 1302-102发出的异常光信号，它在美国和澳大利亚使用了三个地面望远镜来连续监测了大约5亿个天体光线消息来源占夜空的约80％。“从来没有关于以前接近这个范​​围的标准变异性的数据，”指导CRTS的Djorgovski说。“过去，研究了Quasars变异性的科学家可能只能遵循一些具有有限数量的测量数量的几十或多百万个对象。在这种情况下，我们看了四百万的四分之一的四分之一，并且能够为每一个收集几百个数据点。“

“到目前为止，在美国航空航天局的喷气机推进实验室的科学家学习Coauthor Daniel Stern说，迄今为止，唯一已知的超大分料黑洞的例子已经被数十或数十万光年分开。”“在如此茫然的距离，这将需要数百万，甚至数十亿多年，因为碰撞和合并。相比之下，PG 1302-102中的黑洞最多几百百分之一百分点，并且可以在大约一百万年或更短的时间内合并。“

Djorgovski和他的团队没有出发出来找到一个黑洞合并。相反，他们最初开始对准亮度变异性的系统研究，希望找到关于他们的物理学的新线索。但在使用格雷厄姆开发的模式寻求算法筛选数据之后，该团队发现了20个似乎发出周期光信号的四种标准。这令人惊讶的是，因为大多数Quasars的光曲线是混乱的 - 一种随机性的反射，其中材料从吸收圆盘螺旋到黑洞中的材料。“你只是不希望看到来自四季度的周期性信号，”格雷厄姆说。“当你这样做时，它就脱颖而出。”

在识别的CRT的20个周期性标准中，PG 1302-102是最好的例子。它具有一个强大的清洁信号，似乎每五年左右重复一次。“它有一个非常好的光滑上下信号，类似于正弦波，并且在Quasar之前刚刚看到，”格雷厄姆说。

该团队对跳跃结论持谨慎态度。“我们与令人怀疑但兴奋的令人兴奋，”佛蒙特州莫登助理学院助理教授的助理教授。毕竟，科学家们看到的周期性是恰好在否则混乱的信号中的临时订购昙花一现。为了帮助排除这种可能性，科学家们从之前的调查中拉动了关于Quasar的数据，以包括分析。在考虑历史观察（科学家们有关于Quasar PG 1302-102的数据的价值近20年）后，反复信号是鼓励的，仍然存在。

在Glikman分析了Quasar的光谱后，团队的信心进一步增加。科学家认为是推动Quasars的黑洞不会发光，但是在吸积盘周围旋转它们的气体是如此迅速地行驶，使得它们被加热到发光的等离子体中。“当你从物体的频谱中查看排放线时，你真正看到的是有关速度的信息 - 无论是什么东西都是向您移动或远离您以及快速。这是多普勒效应，“Glikman说。“用Quasars，您通常具有一个排放线，该线是对称曲线。但是通过这种准则，有必要添加具有略微不同速度的第二发射线，以便拟合数据。这表明别的东西，例如第二黑洞，正在扰乱这个系统。“

哈佛大学椅子的AVI Loeb椅子上椅子，同意团队的评估，即“紧密”的超级分类黑洞二进制文件是他们所看到的周期性信号的最可能解释。“证据表明，发射源自黑洞周围的非常紧凑的区域，并且该地区的发光材料的速度至少是光速的至少十分之一，”Loeb说，谁没有参与研究。“二次黑洞将是诱导从该区域排放的周期性变化的最简单方法，因为诸如星形簇的较小物体将被主黑洞的强重力破坏。”

除了向黑洞合并的最终阶段提供前所未有的一瞥之外，发现也是对“大数据”科学的力量的证明，挑战不仅在收集高质量信息，而且还在设计方面设计矿井以获取有用的信息。“我们基本上从整个天空中有几张图片或者一再观察到整个天空的一部电影，”Caltech的理论物理学教授Sterl Phinney说也没有参与研究。“电影中的许多物品都不会做任何非常令人兴奋的事情，但我们之前错过了很多有趣的东西。”

目前尚不清楚物理机制负责Quasar的重复光信号。Graham说，一种可能性，是，Quasar是将材料从其吸收盘汇集成旋转的灯塔的发光双等离子体喷射器。“如果发光的喷气机以常规方式扫过周围，那么我们只会在他们直接指出的时候看到它们。最终结果是定期重复信号，“格雷厄姆说。

另一种可能性是围绕黑洞的空间磁盘扭曲。“如果一个区域比其余较厚，那么随着翘曲部分在加线磁盘周围行进时，它可能会以规则的间隔阻挡来自Quasar的光。这将解释我们看到的信号的周期性，“格雷厄姆说。另一种可能性是发生的东西发生在磁盘上，导致它以常规方式将材料倾倒在黑洞上，从而产生周期性的能量爆发。

“即使我们看到的周期性背后有很多可行的物理机制 - 无论是在预先射流，翘曲的积极磁盘或周期性倾销 - 这些都仍然是由近二元系统引起的，”格雷厄姆说。

除了Djorgovski，Graham，Stern和Glikman，纸上的其他作者，“可能的紧密超大的黑洞二进制在Quasar中，包括光学周期，”Crts Sky调查的计算科学家和共同主体调查人员在CALTECH;阿什什·马哈拉巴尔，卡特科的计算天文学家的员工科学家; Caso Donalek，Caltech的计算人员科学家;亚利桑那大学的高级员工科学家Steve Larson;亚利桑那大学的副员工科学家和Eric Christensen。该研究的资金由国家科学基金会提供。

出版物：Matthew J. Graham等，“可能的紧密超大的黑洞二进制，在Quasar中，与光学周期性，”自然，2015; DOI：10.1038 / Nature14143

研究报告的PDF副本：在Quasar中可能紧密的超级分类黑洞二进制文件，具有光学周期性

图像：Santiago Lombeyda，Caltech数据驱动探索中心