鬼魅般作用的黑洞「三劍客」在星系炫舞

天文學家首次發現了三個相互緊密繞轉的超大質量黑洞，黑洞「三兄弟」寄居在一個距離我們地球40多億光年的星系，新的天文發現幫助天文學家搜索理論預期的引力波，愛因斯坦曾經預測了「時空漣漪」——引力波的存在。一支國際化的科學團隊包括了英國牛津大學的科學家，科學團隊由開普敦大學的羅傑·迪恩博士率領，他們觀測和分析了六個被認為包含了兩個超大質量黑洞的星系，科學團隊驚奇地發現，其中的一個星系包含了三個超大質量的黑洞，這是科學家第一次在十分遙遠的距離上發現了最為緊密的三黑洞星系，在三個緊密繞轉的黑洞中，兩個相互繞轉的黑洞似乎構成了雙星系的特徵，新的觀測發現顯示，緊密靠近的超大質量的黑洞組合遠比人們之前的想像更加普遍。

一篇研究報告發表在自然》雜誌上，開普敦大學的羅傑·迪恩博士解釋說，黑洞不同尋常的組合方式在於它們所處的引力場符合愛因斯坦廣義相對論對極端物理條件的描述，黑洞相互繞轉的速度達到了地面聲音傳播速度的300倍。科學團隊使用了橫跨全球四大洲的射電望遠鏡，將接收的信號串接在一起，他們得以觀測三黑洞系的奇異結構，觀測站的距離差不多相當於整個宇宙半徑的三分之一。讓迪恩感到尤為驚喜的是新的發現標誌了一系列發現的開端，「一切皆有可能」的原因在於他們使用了平方公里陳列射電望遠鏡（SKA）。牛津大學的物理教授馬特·賈維斯解釋說，廣義相對論從合併的黑洞預言了引力波的產生，他們對三黑洞系所作的觀測和分析表明，三個相互繞轉的黑洞緊密地包裹在一起，直到它們最終地合併在一起，科學家試圖發現更多的引力波來源，這是一件讓人興奮不已的事情，找到可能的引力波信號源將會幫助科學家探明「時空漣漪」的屬性，引力波是宇宙中最為神奇的物理現象之一，它們的存在和作用彎曲了我們的宇宙。

科學團隊使用了非常長基線干涉法（VLBI）的觀測技術，他們發現了三黑洞系中的兩個黑洞，長基線干涉法技術聯合了大型的射電天線，射電天線觀測站的距離達到了1萬公里，天文學家觀測的細節程度比哈勃太空望遠鏡高出50倍。科學團隊使用了歐洲VLBI的觀測網路，大型網路連接了歐洲、中國、俄羅斯和南非的射電望遠鏡陳列。科學團隊連接了波多黎各305米直徑的阿雷西博射電望遠鏡。諸如SKA一類的未來射電望遠鏡將測量從黑洞系發出的引力波。相互繞轉的雙黑洞、或三黑洞逐漸降低它們的旋轉速度。目前，科學家對十分緊密繞轉的黑洞系和它們可能發出的引力波知之甚少。新的發現不僅揭示了「緊密伴侶」的黑洞發出了比之前的期待更常見的射電波，而且揭示了諸如：MeerKAT和非洲的VLBI射電望遠鏡網路可能直接地幫助科學家探測和理解引力波信號。展望天文觀測的未來，SKA將幫助科學家在更精細的程度上取得對黑洞星系的理解，從而更好地掌握黑洞在宇宙歷史中如何促成了星系的形成。

發表在《自然》雜誌文章的第二作者、曼徹斯特大學的基斯·格蘭奇博士解釋說，激動人心之處在於新的發現完美展示了VLBI的技術威力，精細化的探測手段使得科學家探測到了遙遠星系的核心區域，新一代射電天文台——SKA被設計成VLBI強大的功能模式，VLBI探測技術是發現雙黑洞體內部結構的關鍵原因，雙黑洞體在更大尺度上展示它們的特徵，黑洞的運動軌跡從大型的噴流襯托出來，大型的黑洞噴流被扭曲為一種螺旋形狀，即使黑洞之間靠攏得如此之近，以至於射電望遠鏡很難將它們區分開來，黑洞扭曲狀的噴流提供了一種更容易發現它們的指示器，好像通過信號燈標明航船在大海的航行位置一樣，扭曲的黑洞噴流提供了一種有探測價值的標記，未來的射電望遠鏡更加靈敏，諸如MeerKAT和SKA能夠探測扭曲的黑洞噴流的標識，這種方法為科學家提供了更有效率的探測手段，他們將在遙遠的太空搜索更多的雙黑洞星系。

（編譯：2014-6-26）

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