在超过40亿光年远的星系中发现三个紧密轨道的超大质量黑洞可以帮助天文学家寻找引力波:爱因斯坦预测的“时空涟漪。”
包括牛津大学科学家在内的一支国际团队,由开普敦大学的Roger Deane博士领导,研究了六个被认为包含两个超大质量黑洞的系统。该团队发现其中一个包含三个超大质量黑洞 - 在如此大的距离内探测到最紧密的三个黑洞 - 其中两个相互绕轨道运行,就像二元星一样。这一发现表明,这些紧密堆积的超大质量黑洞比以前认为的更为常见。
来自开普敦大学的罗杰·迪恩博士说:“对我而言,这些黑洞是爱因斯坦广义相对论极端的极端,它们以地球上300倍的声速相互绕行。不仅如此,而且使用来自四大洲的射电望远镜的组合信号,我们能够在整个宇宙的三分之一处观察到这个异域系统。它给我带来了极大的兴奋,因为这只是触及了一系列发现的表面,这些发现将通过Square Kilometer Array(SKA)实现。
牛津大学物理系的Matt Jarvis博士是该论文的作者,他说:“广义相对论预测合并黑洞是引力波的来源,在这项工作中,我们设法发现三个黑洞紧密地聚集在一起。可能在进入彼此并融合之前。我们可能能够找到更多这些潜在引力波源的想法是非常令人鼓舞的,因为知道这些信号应该来自何处将有助于我们试图在它们扭曲宇宙时在太空时间探测这些“涟漪”。
该团队使用了一种称为超长基线干涉测量(VLBI)的技术来发现三重系统内部的两个黑洞。这种技术将来自大型无线电天线的信号组合起来,这些信号相隔10,000公里,可以看到比哈勃太空望远镜更精细50倍的细节。这一发现是通过欧洲VLBI网络,欧洲,中国,俄罗斯和南非天线以及波多黎各的305米阿雷西博天文台进行的。未来的射电望远镜如SKA将能够在轨道减少时测量来自这些黑洞系统的引力波。
在这一点上,实际上对于彼此非常接近的黑洞系统知之甚少,以至于它们发射出可探测的引力波。贾维斯教授说:“这一发现不仅表明在无线电波长发射的近对黑洞系统比以前预期的更为常见,而且还预测了诸如MeerKAT和非洲VLBI网络(AVN,天线网络)等射电望远镜整个大陆)将直接帮助检测和理解引力波信号。未来SKA将允许我们以精致的细节发现和研究这些系统,真正让我们更好地了解黑洞如何在宇宙历史中塑造星系。
该论文的作者,曼彻斯特大学的Keith Grainge博士说:“这一激动人心的发现完美地说明了VLBI技术的强大功能,其精湛的视野使我们能够深入到遥远星系的心中。下一代无线电观测台SKA正在考虑VLBI功能。
虽然VLBI技术对于发现内部的两个黑色至关重要,但该团队还表明,二进制黑洞的存在可以通过更大规模的特征来揭示。黑洞的轨道运动印在它的大型喷气机上,将它们扭曲成螺旋形或螺旋状的形状。因此,即使黑洞可能如此靠近,以至于我们的望远镜无法区分它们,它们的扭曲喷嘴可能提供易于找到的指针,就像使用耀斑标记您在海上的位置一样。这可能为敏感的未来望远镜提供像MeerKAT和SKA这样的方法,可以更有效地找到二元黑洞。
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