2024年11月,地球望远镜捕捉到一次短暂的伽马射线与X射线闪光,其来源或出人意料。就在此次闪光前几秒,激光干涉引力波天文台-处女座-神冈引力波探测器(LIGO-Virgo-KAGRA)在天空同一小区域探测到双黑洞碰撞的特征引力波信号。这类大质量天体事件是宇宙中最极端的现象之一;即便如此,它们通常不会产生可探测的光">2024年11月,地球望远镜捕捉到一次短暂的伽马射线与X射线闪光,其来源或出人意料。就在此次闪光前几秒,激光干涉引力波天文台-处女座-神冈引力波探测器(LIGO-Virgo-KAGRA)在天空同一小区域探测到双黑洞碰撞的特征引力波信号。这类大质量天体事件是宇宙中最极端的现象之一;即便如此,它们通常不会产生可探测的光">天文学家可能观测到碰撞的黑洞引发了强光的配图2024年11月,地球望远镜捕捉到一次短暂的伽马射线与X射线闪光,其来源或出人意料。就在此次闪光前几秒,激光干涉引力波天文台-处女座-神冈引力波探测器(LIGO-Virgo-KAGRA)在天空同一小区域探测到双黑洞碰撞的特征引力波信号。这类大质量天体事件是宇宙中最极端的现象之一;即便如此,它们通常不会产生可探测的光
中国科学技术大学天文学家张舒锐领导的团队将这一非凡探测与更特殊的可能情境关联:研究人员认为,此次碰撞可能发生在围绕宿主星系活动星系核(AGN)——第三个超大质量黑洞的巨大动荡尘埃气体盘中。尽管从42亿光年外难以直接证实,但联合探测表明,当条件恰好满足时,双黑洞碰撞可伴随闪光。
研究人员指出,其模型具有预测性,需进一步约束合并的轨道偏心率,并对宿主星系开展深场观测以验证解释。自2015年首次探测引力波以来,时空涟漪目录已增至数百个,多数被认为来自双黑洞碰撞(宇宙最致密天体的合并)。多数这类碰撞完全无光,因合并后的“烟火”若存在,会发生在事件视界之后。
2024年11月25日的S241125n引力波事件则不同:全球探测器捕捉到信号,提示42亿光年外双黑洞合并形成约150倍太阳质量的天体。约11秒后,多个X射线天文台在同一区域探测到X射线闪光及伽马射线暴,巧合概率仅为30年观测中一次。引力与光速相同,观测序列表明合并先发生,随后释放明亮闪光。
黑洞本身不发射可探测光,且多数合并无光,故研究人员推测存在其他因素。已知黑洞吸积物质可产生极端光亮:环绕物质形成吸积盘,受引力与摩擦加热;另一光源是天体喷流——物质在事件视界外沿磁场线偏转加速,从极区高速喷出。
S241125n后的伽马射线暴与典型暴(超新星或中子星合并产生)相比存在异常。团队认为快速吸积可解释此现象,但需碰撞发生在有足够物质的环境中。他们模拟了恒星质量双黑洞在超大质量黑洞(星系中心活跃吸积)吸积盘中碰撞的场景。
质量不均的双黑洞碰撞会使新黑洞获得“出生踢动”,高速飞出。模拟显示,活动星系核吸积盘中的踢动会让新黑洞冲入致密尘埃气体,触发吸积并产生喷流,特征与观测伽马暴相似。星系中心活跃,包含小黑洞及向中心下落的双黑洞系统,假说合理但需进一步证据。
未来对S241125n及类似事件的研究,可深入揭示黑洞合并的基础物理,及其在宇宙图景中的作用,有望发现引力波、电磁信号与宿主环境的新关联。该研究发表于《天体物理学杂志快报》。