黑洞“三剑客”在星系鬼魅般炫舞

天文学家首次发现了三个相互紧密绕转的超大质量黑洞，“三兄弟”黑洞“蜗居”在一个距离地球40多亿光年的星系，这一天文发现有助于天文学家搜索理论预期的引力波现象，爱因斯坦生前曾预测了“时空涟漪”——引力波的存在。国际化的天文团队包括英国牛津大学的研究人员，南非开普敦大学的罗杰·迪恩博士担任团队的负责人，团队的研究成员观测和分析了六个被认为包含了两个超大质量黑洞的星系，他们惊奇地发现，其中的一个星系包含了三个超大质量的黑洞。科学家第一次在一个十分遥远的星系发现了紧密的三黑洞系统，在三个相互绕转的黑洞中，其中的两个黑洞似乎显示了双星系的特征，天文团队的观测结果显示，两个或两个以上紧密聚集的超大质量黑洞的组合比人们之前的想象更为普遍。

《自然》杂志发表了天文团队的研究报告，南非开普敦大学的罗杰·迪恩博士解释说，三个黑洞显现了不同寻常的组合方式，它们构成的引力场适合爱因斯坦的广义相对论所描述的极端物理条件，黑洞相互绕转的速度相当于声音在地球表面传播速度的300倍。天文团队使用了横跨全球四大洲的射电望远镜，接收的信号通过望远镜的串接方式聚合起来，通过高分辨率的观测发现了奇异的三黑洞系结构，遥远的星系距离相当于宇宙半径的三分之一。尤为令人惊喜的是天文团队的发现标志了一系列发现的开端，平方公里陈列射电望远镜（SKA）的使用是团队取得成功的关键因素之一。

牛津大学的物理教授马特·贾维斯解释说，科学家以广义相对论为基础，从合并的黑洞中预言了引力波的产生，天文团队对三黑洞系所作的观测和分析表明，三个相互绕转的黑洞紧密地包裹成团，最终将会合并成一个超级黑洞，令人兴奋的事情还在于科学家一直在寻找更多的引力波之源，寻找更多可能的引力波信号源，这有助于科学家探明作为“时空涟漪”的引力波属性，科学家认为引力波是宇宙中一种最为神奇的物理现象，它们的存在和作用弯曲了宇宙时空。

同构使用非常长基线干涉法（VLBI）的观测技术，团队成员发现了三黑洞系中的两个黑洞，长基线干涉法的观测技术联合了分散在各地的大型射电天线，射电观测站的距离达到了1万公里，观测的细节性比哈勃太空望远镜高出了50倍。天文团队使用了欧洲的VLBI观测网络，大型网络系统连接了欧洲、中国、俄罗斯和南非的射电望远镜陈列，连接了波多黎各305米直径的阿雷西博射电望远镜。诸如SKA之类的射电望远镜有可能测量到从黑洞系发出的引力波。相互绕转的双黑洞和三黑洞系逐渐降低了它们的旋转速度。一直以来，科学家对紧密绕转的黑洞系和它们可能发出的引力波知之甚少。

发现的成果不仅揭示了“紧密伴侣”的黑洞发出的比之前的期待更为显著的射电波，而且表明了诸如MeerKAT和非洲的VLBI射电望远镜网络有可能帮助科学家直接地探测和分析引力波的信号。在未来的天文观测中，预期SKA将会帮助科学家在更加精细的程度上获得对黑洞星系观测的信息，以便更好地理解黑洞在宇宙演变中如何促成了星系的形成。《自然》杂志文章的作者之一、曼彻斯特大学的基斯·格兰奇博士解释说，他们的发现展示了激动人心的VLBI技术的威力，精细化的观测手段使得科学家的视角深入到了遥远星系的核心区域。

新一代的射电天文台——SKA被设计成VLBI强大的功能模式，而VLBI探测技术是发现双黑洞体内部结构的关键要素，双黑洞体在更大尺度上展示了黑洞的特征，黑洞的运动轨迹从大型的喷流中衬托出来，大型的黑洞喷流被扭曲成螺旋的形状。即使黑洞之间十分靠近，以至于大型射电望远镜也很难将它们区分开来，但黑洞扭曲状的喷流展现了一个更容易发现它们的视角，好似标明航船在大海航行位置的指示灯，扭曲的黑洞喷流带来了一种有探测价值的标记。未来的射电望远镜有更为灵敏的技术指标，诸如MeerKAT和SKA能够探测扭曲黑洞的喷流标识，借助更有效的探测方法，科学家将在十分遥远的太空探测更多的双黑洞星系。

（编译：2014-6-26）