NASA的Swift天文台正追踪撕裂遥远星系的两个怪物黑洞

天文学家利用美国国家航空航天局（NASA）的斯威夫特天文台（Swift Observatory）提供的数据，在十亿光年外的一个星系中发现了来自两个大质量黑洞的非同寻常的周期性信号。

天文学家发现了两个环绕运行的黑洞发出的周期性光线，它们扰乱了十亿光年外一个星系中的气体云。 这一现象被命名为AT 2021hdr，它凸显了黑洞在运行过程中消耗和喷射气体的动态变化，为人们深入了解宇宙间的相互作用提供了线索。 图片来源：F. Goicovic 等人，2016 年

这个事件被称为AT 2021hdr，它展示了一对环绕运行的黑洞扰乱了气体云，产生了可探测到的多种波长的周期性光振荡。 这个系统位于天鹅座，它提供了一个前所未有的观察视角，让人们了解超大质量黑洞是如何与其周围环境相互作用的。

科学家们利用美国国家航空航天局（NASA）的Neil Gehrels Swift天文台，首次探测到两个大质量黑洞发出的信号，它们正在扰乱一个遥远星系中心的气体云。

智利瓦尔帕莱索大学千年天体物理研究所、探索超大质量黑洞横向研究和技术千年核心的天体物理学家洛雷娜-埃尔南德斯-加西亚解释说："这是一个非常奇怪的事件，叫做AT 2021hdr，每隔几个月就会重复发生一次。我们认为是气体云吞噬了黑洞。 当它们绕着对方运行时，黑洞与气体云相互作用，扰动并消耗其气体。 这就在系统发出的光线中产生了一种振荡模式。"

Hernández-García领导的一项关于AT 2021hdr的研究于11月13日发表在《天文学和天体物理学》杂志上。

在这张艺术家绘制的 AT 2021hdr 天体概念图中，一对怪物黑洞在一团气体中旋转，美国宇航局尼尔-盖尔斯-Swift天文台和加利福尼亚州帕洛玛天文台的兹维基瞬变设施对这一经常爆发的天体进行了研究。 资料来源：NASA/Aurore Simonnet（索诺玛州立大学）

这对黑洞位于一个叫做2MASX J21240027+3409114的星系中心，距离天鹅座北部10亿光年。 这两个星系相距约 160 亿英里（260 亿公里），近到光在它们之间的传播只需要一天的时间。 它们的总质量是太阳质量的 4000 万倍。科学家估计，这两个黑洞每 130 天完成一个轨道，将在大约 7 万年后发生碰撞并合并。

观看气体云遭遇两个超大质量黑洞的过程。 引力和摩擦力的复杂相互作用导致气体云凝结和发热。 黑洞每运行一圈，就会从系统中喷出一些气体。 资料来源：F. Goicovic 等人，2016 年

AT 2021hdr于2021年3月首次被加州帕洛玛天文台由加州理工学院领导的ZTF（兹威基瞬变设施）发现。 ALeRCE（事件快速分类自动学习）将其标记为一个潜在的有趣来源。 这个多学科团队将人工智能工具与人类专业知识相结合，利用ZTF等巡天计划收集的大量数据，向天文学界报告夜空中的事件。

ALeRCE团队成员、智利大学千年天体物理研究所和数学建模中心的天体物理学家亚历杭德拉-穆尼奥斯-阿兰西维亚（Alejandra Muñoz-Arancibia）说："虽然这个耀斑最初被认为是一颗超新星，但2022年的爆发让我们想到了其他解释。随后发生的每一次事件都帮助我们完善了关于该系统发生了什么的模型。"

从第一次耀斑开始，ZTF 每隔 60 到 90 天就能探测到 AT 2021hdr 的爆发。

自2022年11月以来，Hernández-García和她的团队一直在用Swift观测这个光源。 Swift帮助他们确定，该双星在紫外线和X射线中产生振荡的时间尺度与ZTF在可见光范围内看到的时间尺度相同。

图中所示的 Swift 是由位于马里兰州格林贝尔特的美国宇航局戈达德太空飞行中心、位于大学公园的宾夕法尼亚州立大学、位于新墨西哥州的洛斯阿拉莫斯国家实验室和位于弗吉尼亚州杜勒斯的诺斯罗普-格鲁曼创新系统公司合作完成的。 资料来源：美国国家航空航天局戈达德太空飞行中心/Chris Smith (KBRwyle)

研究人员对不同的模型进行了"金字塔"式的淘汰，以解释他们在数据中看到的现象。

起初，他们认为该信号可能是银河系中心正常活动的副产品。 然后，他们又考虑了潮汐破坏事件--一颗过于靠近黑洞的恒星被摧毁--是否可能是原因。

最后，他们确定了另一种可能性，即气体云的潮汐破坏，这种气体云比双星本身还要大。 当气体云遇到黑洞时，引力将其撕裂，在这对黑洞周围形成细丝，摩擦开始加热气体云。 靠近黑洞的气体变得特别稠密和炙热。 随着双星的运行，复杂的相互作用力在每次旋转时都会从系统中喷射出一些气体。 这些相互作用产生了Swift和 ZTF 观察到的波动光。

Hernández-García和她的团队计划继续观测AT 2021hdr，以更好地了解这个系统并改进他们的模型。 他们还有兴趣研究AT 2021hdr的母星系，该星系目前正在与附近的另一个星系合并--他们的论文首次报道了这一事件。

位于马里兰州格林贝尔特的美国宇航局戈达德太空飞行中心的Swift首席研究员布拉德利-岑科（S. Bradley Cenko）说："Swift即将迎来它的20周年纪念日，看到它仍然在帮助社会完成所有新的科学研究，这真是令人难以置信。关于瞬息万变的宇宙，它还有很多东西可以教给我们。"

美国国家航空航天局的任务是一个不断扩大的全球网络的一部分，该网络通过观测天空的变化来揭开宇宙运行的奥秘。

编译自/ScitechDaily