宇宙搜索继续进行超大质量黑洞碰撞

时间：2021-09-24 09:52:14 来源：

艺术家对两个黑洞相撞的印象

莫纳什大学ARC引力波发现卓越中心（OzGrav）的博士后研究员朱兴江领导的一项新研究开发了一种检测宇宙中碰撞的超大质量黑洞的新方法。

在我们每个宇宙星系的中心，都有一个超大质量的黑洞-这个黑洞的质量是太阳质量的数百万至数十亿倍。大星系是由合并在一起的小星系组装而成的，因此超大质量黑洞的碰撞在宇宙中很常见。但是合并超大质量黑洞仍然难以捉摸：到目前为止，还没有确凿的证据证明它们的存在。

寻找这些合并的一种方法是通过发射引力波-时空结构中的波纹。一对遥远并合的超大质量黑洞在彼此绕圈旋转时发出引力波。由于黑洞是如此之大，每波浪都要经过我们很多年。天文学家使用一种称为脉冲星定时阵列的技术来捕获来自超大质量双星黑洞的引力波，但迄今无济于事。

同时，天文学家一直在寻找超大质量黑洞与光的碰撞。通过寻找被称为“类星体”的遥远星系的亮度有规律的波动，已经找到了许多候选源。类星体非常明亮，据信是由气体云在超大质量黑洞上的积聚所推动的。如果类星体的中心包含两个彼此绕行的黑洞（而不是单个黑洞），则轨道运动可能会改变气体云的堆积并导致其亮度周期性变化。通过这种搜索已经找到了数百名候选人，但天文学家尚未找到吸烟枪的信号。

“如果我们能找到一对正在合并的超大质量黑洞，它不仅会告诉我们星系是如何演化的，而且还会揭示脉冲星观测者所期望的引力波信号强度，”朱说。

OzGrav研究试图解决辩论，确定是否有任何已识别的类星体可能是由相撞的黑洞提供动力的。判决？可能不是。

“我们已经开发出一种新方法，使我们可以搜索周期信号并同时测量类星体的噪声特性，” Zhu说。“因此，它应该对检测到的信号的统计意义产生可靠的估计。”

将这种方法应用于最著名的候选源之一，称为PG1302-102，研究人员发现了周期性变化的有力证据。但是，他们认为信号可能比当前模型更复杂。

朱补充说：“通常认为的类星体噪声模型是错误的。”“数据揭示了气体累积到超大质量黑洞中的随机波动中的其他特征。”

合作者兼OzGrav首席研究员埃里克·瑟兰（Eric Thrane）说：“我们的结果表明类星体很复杂。”“如果我们要使用它们来识别超大质量的二进制黑洞，就需要改进我们的模型。”

参考：朱星江和埃里克·塔兰，“通过贝叶斯推论明确识别超大规模二元黑洞”，2020年4月23日，高能天体物理学现象。arXiv：
2004.10944

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