蓋亞凝視夜空，它找到了什麼？哈勃救急

2021-08-14由天文線上發表于歷史

一個找到一對在宇宙初期組隊的巨型黑洞的新方式

運用最新令人拍手叫絕的技術，天文學家們在十幾億光年之外發現了一個似乎是雙類星體（並有可能是三類星體）的天體。這一發現也許會幫助我們理解為究竟有多少這種天體在宇宙初期存在。

雙類星體是一種活躍的星系，在其中心是一個正在吞噬物質的黑洞。正如作者（菲爾·普雷特）在之前的一篇文章中寫過一樣：

所有大型星系與很多小型星系的中心都有一個黑洞。如作者曾多次解釋道，如果臨近星系的物質墜落進中心，這些物質會堆積成圓盤形並圍繞著黑洞旋轉，這些物質被黑洞逐漸吞噬。這個圓盤非常熱，並可以發出非常強的光，比剩下的星系明亮很多。有時在某些力的作用下（這些力並沒有被人類完全理解，但很有可能來源於圓盤的磁性），兩股物質上下噴射出來，速度極高，有時接近光速。

這樣的天體被統稱為活躍星系。如果上文中其中一束物質對準地球，我們可以看到幾乎所有電磁波波長，從無線電波道X光，我們稱這樣的天體類星體。

上圖：描繪雙類星體的畫作，兩個活躍星系繞互相的軌道而行。影象來源：

NASA/歐空局/哈勃望遠鏡/歐洲南方天文臺。M。科麥斯，編輯：作者

菲爾·普雷特

我們知道在一些巨型黑洞是在兩個星系相撞之後形成的。兩個黑洞向互相的方向墜落，然後開始環繞對方的軌道旋轉，在幾十億年之後，他們將融合在一起，形成一個更大的黑洞。這暗示著我們應該找得到兩個互相環繞的黑洞，至少是兩個距離很近的黑洞（例如在幾千光年之內）。但我們沒發現幾個這樣的天體，主要因為找到黑洞非常困難。

新學術研究找到了一種尋找黑洞的新方式。類星體的亮度經常上下波動，在幾天，幾周，幾個月之內就可能變亮或變暗。如果兩個類星體距離夠近，其中一個會變得更亮。

如果它們距離非常近，在地球上的觀測者只能看到一明亮的斑點，這會我們對兩顆類星體的理解產生影響。如果左側的更亮，那麼在地球所看到的斑點就會偏左，如果左側的變暗，而右側的變亮，斑點則會慢慢向右移動。測量天體位置的科學被稱為天文學，所以研究雙類星體的科學家將雙類星體稱為天文學誤差。

衛星觀測站蓋亞任務觀測夜空已有幾年了，以驚人的準確性測量了數十億天體，如果蓋亞所測量出天體“中心”的距離來回變化，這個天體很有可能是我們所說少見的雙類星體。

研究團隊首先列出了一張單子，其中包含了100億光年以外的已知雙類星體（小於這個距離，雙類星體的測量會被其星系中其他恆星的光所幹擾）。這張單子包括了約11000個這樣的雙類星體。

科學家們緊接著搜尋了蓋亞的資料庫，檢視是否有這種距離來回變化的情況出現。在整張單子中，共有十五個出現了這樣的情況。（由於距離過近，這種發掘方式將會漏掉一些雙類星體）

研究團隊將這十五個候選物件送到了哈勃望遠鏡的“快照”計劃。這項計劃在平時安排好的觀測之間景象，將研究物件很短時的放在鏡頭之下（5-8分鐘）。目前為止，哈勃觀測了四個蓋亞資料庫的天體。其中一個非常明顯是一個類星體，它的附近有一顆恆星，所以並不是雙類星體。另外一個即使在哈勃的觀測之下仍是一個天體，所以它的真實身份仍是謎團。

上圖：哈勃望遠鏡所採集的兩組有可能是雙類星體的天體，J0749+2255 （左圖）是雙類星體的候選人，而J0841+4825（右圖）很可能是兩個距離較近的類星體。照片來源：NASA，歐空局，霍普金斯大學H·黃與N·佳可木斯佳，與伊利諾伊州立大學Y·沈。

好訊息是，剩下兩組都應該是雙類星體，影象呈現出兩出明顯的斑點。但我們要小心，所剩這兩組有可能是受空間彎曲影響的一個單類星體。空間彎曲是由地球與觀測物之間的天體造成的。假設地球與這組類星體之間有一個星系，那麼類星體的光線將被扭曲，導致同一物體的影象被照下來多次。即使在測量這兩組候選天體的光譜之後（並發現它們距離地球有115億光年）研究團隊不能將這個可能性排除。但統計資料指出受空間彎曲影響的類星體數量很少，這兩個候選天體是受其影響的單類星體的機率約為5%。

但如果實話實說，圖片中的兩處亮斑也有可能只是兩個距離非常近的活躍星系，或者是一個有結塊，正在形成的星系，兩處結塊各有一個黑洞。

上圖：藝術作品，圖中兩個類星體之間只有幾千光年，每個都是一個正常星系的中心，這兩個星系正在融合。這樣的天體在宇宙初期更加常見。圖片來源：雙子星天文臺，國家光學天文臺，大學天文研究協會，美國國家科學基金會與J。休娃

我們需要更多接下來的觀測（包括11個哈勃仍未觀測的候選天體）來排除混雜在一起的各種因素。但我們的關注點應該放在天文學誤差這一理論的確有效的事實上。隨著時間流逝，蓋亞望遠鏡也會看到更多這樣的天體，因為它遙望夜空的時間越長獲得的資料就越準確。未來的觀測將會提高此技術，所以即使現在只能找到幾個雙類星體，天文學誤差將在未來更加有用。