藝術(shù)家在Quasar的核心中的黑洞二進(jìn)制文件的概念，數(shù)據(jù)顯示了疊加的周期性變異性。

在一個新出版的研究中，天文學(xué)家團(tuán)隊詳細(xì)介紹了一個遠(yuǎn)處的準(zhǔn)則的不尋常的重復(fù)光信號，他們說他們所說的兩個超級分類黑洞在合并的最后階段的結(jié)果 - 從理論上預(yù)測的東西，但它具有從來沒有觀察到。

許多閃閃發(fā)光的星系的中央?yún)^(qū)域，我們自己的銀河系包括，冒著浮能的黑暗洞，群眾的群體相當(dāng)于數(shù)百萬，甚至數(shù)十億美元的太陽。更重要的是，這些超級分類的黑洞和他們的主機(jī)星系似乎一起發(fā)展或“共同發(fā)展”。理論預(yù)測，隨著星系碰撞和合并，生長更加巨大，所以他們的黑暗的心也是如此。

黑洞本身是不可能的，但它們的重力可以拉動周圍的氣體，形成稱為增壓盤的旋流帶。紡紗顆粒加速到巨大的速度，并以熱量和強(qiáng)大的X射線和伽馬射線的形式釋放大量能量。當(dāng)這個過程發(fā)生在超大跡象的黑洞時，結(jié)果是Quasar - 一個極光的物體，其在其主機(jī)星系中的所有恒星出現(xiàn)，并且從宇宙中可見。“Quasars是Galaxies及其中央黑洞演變的寶貴探討，”Caltech的天文學(xué)教授喬治Djorgovski George Djorgovski說。

在1月7日問題上，Djorgovski和他的合作者報告了一個遠(yuǎn)處的Quasar的一個不尋常的重復(fù)光信號，他們所說的最有可能是兩個超級分類黑洞的結(jié)果，這些黑洞在一個預(yù)期的合并的最終階段從理論上，但之前從未觀察過。該發(fā)現(xiàn)可以幫助揭示在稱為“最終PARSEC問題”的天體物理學(xué)中的長期難題，這是指理論模型的失敗預(yù)測黑洞合并的最終階段看起來像或甚至可能發(fā)生的時間拿。“這些超跡黑洞系統(tǒng)的合并的結(jié)束階段非常清晰，”首次作者“Caltech高級計算科學(xué)家Matthew Graham Matthew Graham”說。“發(fā)現(xiàn)一個系統(tǒng)似乎處于進(jìn)化階段的系統(tǒng)意味著我們現(xiàn)在對正在發(fā)生的事情上有一個觀察手柄。”

Djorgovski和他的團(tuán)隊在分析Catalina實時瞬態(tài)測量（CRT）的結(jié)果后發(fā)現(xiàn)了從Quasar PG 1302-102發(fā)出的異常光信號，它在美國和澳大利亞使用了三個地面望遠(yuǎn)鏡來連續(xù)監(jiān)測了大約5億個天體光線消息來源占夜空的約80％。“從來沒有關(guān)于以前接近這個范??圍的標(biāo)準(zhǔn)變異性的數(shù)據(jù)，”指導(dǎo)CRTS的Djorgovski說。“過去，研究了Quasars變異性的科學(xué)家可能只能遵循一些具有有限數(shù)量的測量數(shù)量的幾十或多百萬個對象。在這種情況下，我們看了四百萬的四分之一的四分之一，并且能夠為每一個收集幾百個數(shù)據(jù)點(diǎn)。“

“到目前為止，在美國航空航天局的噴氣機(jī)推進(jìn)實驗室的科學(xué)家學(xué)習(xí)Coauthor Daniel Stern說，迄今為止，唯一已知的超大分料黑洞的例子已經(jīng)被數(shù)十或數(shù)十萬光年分開。”“在如此茫然的距離，這將需要數(shù)百萬，甚至數(shù)十億多年，因為碰撞和合并。相比之下，PG 1302-102中的黑洞最多幾百百分之一百分點(diǎn)，并且可以在大約一百萬年或更短的時間內(nèi)合并。“

Djorgovski和他的團(tuán)隊沒有出發(fā)出來找到一個黑洞合并。相反，他們最初開始對準(zhǔn)亮度變異性的系統(tǒng)研究，希望找到關(guān)于他們的物理學(xué)的新線索。但在使用格雷厄姆開發(fā)的模式尋求算法篩選數(shù)據(jù)之后，該團(tuán)隊發(fā)現(xiàn)了20個似乎發(fā)出周期光信號的四種標(biāo)準(zhǔn)。這令人驚訝的是，因為大多數(shù)Quasars的光曲線是混亂的 - 一種隨機(jī)性的反射，其中材料從吸收圓盤螺旋到黑洞中的材料。“你只是不希望看到來自四季度的周期性信號，”格雷厄姆說。“當(dāng)你這樣做時，它就脫穎而出。”

在識別的CRT的20個周期性標(biāo)準(zhǔn)中，PG 1302-102是最好的例子。它具有一個強(qiáng)大的清潔信號，似乎每五年左右重復(fù)一次。“它有一個非常好的光滑上下信號，類似于正弦波，并且在Quasar之前剛剛看到，”格雷厄姆說。

該團(tuán)隊對跳躍結(jié)論持謹(jǐn)慎態(tài)度。“我們與令人懷疑但興奮的令人興奮，”佛蒙特州莫登助理學(xué)院助理教授的助理教授。畢竟，科學(xué)家們看到的周期性是恰好在否則混亂的信號中的臨時訂購曇花一現(xiàn)。為了幫助排除這種可能性，科學(xué)家們從之前的調(diào)查中拉動了關(guān)于Quasar的數(shù)據(jù)，以包括分析。在考慮歷史觀察（科學(xué)家們有關(guān)于Quasar PG 1302-102的數(shù)據(jù)的價值近20年）后，反復(fù)信號是鼓勵的，仍然存在。

在Glikman分析了Quasar的光譜后，團(tuán)隊的信心進(jìn)一步增加。科學(xué)家認(rèn)為是推動Quasars的黑洞不會發(fā)光，但是在吸積盤周圍旋轉(zhuǎn)它們的氣體是如此迅速地行駛，使得它們被加熱到發(fā)光的等離子體中。“當(dāng)你從物體的頻譜中查看排放線時，你真正看到的是有關(guān)速度的信息 - 無論是什么東西都是向您移動或遠(yuǎn)離您以及快速。這是多普勒效應(yīng)，“Glikman說。“用Quasars，您通常具有一個排放線，該線是對稱曲線。但是通過這種準(zhǔn)則，有必要添加具有略微不同速度的第二發(fā)射線，以便擬合數(shù)據(jù)。這表明別的東西，例如第二黑洞，正在擾亂這個系統(tǒng)。“

哈佛大學(xué)椅子的AVI Loeb椅子上椅子，同意團(tuán)隊的評估，即“緊密”的超級分類黑洞二進(jìn)制文件是他們所看到的周期性信號的最可能解釋。“證據(jù)表明，發(fā)射源自黑洞周圍的非常緊湊的區(qū)域，并且該地區(qū)的發(fā)光材料的速度至少是光速的至少十分之一，”Loeb說，誰沒有參與研究。“二次黑洞將是誘導(dǎo)從該區(qū)域排放的周期性變化的最簡單方法，因為諸如星形簇的較小物體將被主黑洞的強(qiáng)重力破壞。”

除了向黑洞合并的最終階段提供前所未有的一瞥之外，發(fā)現(xiàn)也是對“大數(shù)據(jù)”科學(xué)的力量的證明，挑戰(zhàn)不僅在收集高質(zhì)量信息，而且還在設(shè)計方面設(shè)計礦井以獲取有用的信息。“我們基本上從整個天空中有幾張圖片或者一再觀察到整個天空的一部電影，”Caltech的理論物理學(xué)教授Sterl Phinney說也沒有參與研究。“電影中的許多物品都不會做任何非常令人興奮的事情，但我們之前錯過了很多有趣的東西。”

目前尚不清楚物理機(jī)制負(fù)責(zé)Quasar的重復(fù)光信號。Graham說，一種可能性，是，Quasar是將材料從其吸收盤匯集成旋轉(zhuǎn)的燈塔的發(fā)光雙等離子體噴射器。“如果發(fā)光的噴氣機(jī)以常規(guī)方式掃過周圍，那么我們只會在他們直接指出的時候看到它們。最終結(jié)果是定期重復(fù)信號，“格雷厄姆說。

另一種可能性是圍繞黑洞的空間磁盤扭曲。“如果一個區(qū)域比其余較厚，那么隨著翹曲部分在加線磁盤周圍行進(jìn)時，它可能會以規(guī)則的間隔阻擋來自Quasar的光。這將解釋我們看到的信號的周期性，“格雷厄姆說。另一種可能性是發(fā)生的東西發(fā)生在磁盤上，導(dǎo)致它以常規(guī)方式將材料傾倒在黑洞上，從而產(chǎn)生周期性的能量爆發(fā)。

“即使我們看到的周期性背后有很多可行的物理機(jī)制 - 無論是在預(yù)先射流，翹曲的積極磁盤或周期性傾銷 - 這些都仍然是由近二元系統(tǒng)引起的，”格雷厄姆說。

除了Djorgovski，Graham，Stern和Glikman，紙上的其他作者，“可能的緊密超大的黑洞二進(jìn)制在Quasar中，包括光學(xué)周期，”Crts Sky調(diào)查的計算科學(xué)家和共同主體調(diào)查人員在CALTECH;阿什什·馬哈拉巴爾，卡特科的計算天文學(xué)家的員工科學(xué)家; Caso Donalek，Caltech的計算人員科學(xué)家;亞利桑那大學(xué)的高級員工科學(xué)家Steve Larson;亞利桑那大學(xué)的副員工科學(xué)家和Eric Christensen。該研究的資金由國家科學(xué)基金會提供。

出版物：Matthew J. Graham等，“可能的緊密超大的黑洞二進(jìn)制，在Quasar中，與光學(xué)周期性，”自然，2015; DOI：10.1038 / Nature14143

研究報告的PDF副本：在Quasar中可能緊密的超級分類黑洞二進(jìn)制文件，具有光學(xué)周期性

圖像：Santiago Lombeyda，Caltech數(shù)據(jù)驅(qū)動探索中心