研究人員利用美國太空總署 Neil Gehrels Swift 天文台的資料，首次發現兩個巨大黑洞在打亂星系中心的氣體雲時所發出的信號。
Lorena Hernández-García表示：「這是一個非常不尋常的事件，被命名為AT 2021hdr，每隔幾個月就會發生一次，」Lorena Hernández-García是一位天體物理學家，隸屬於智利的Millennium Institute of Astrophysics、Millennium Nucleus on Transversal Research and Technology to Explore Supermassive Black Holes以及University of Valparaíso。「我們相信有一團氣體雲包裹著黑洞。當這些黑洞互相旋轉時，它們會與氣體雲接觸，擾亂並消耗氣體雲中的氣體。這導致系統發出的光線出現波動模式。」
由 Hernández-García 帶頭進行的 AT 2021hdr 詳細研究，已於 11 月 13 日發表在《天文學與天體物理學》期刊上。
這兩個黑洞位於 2MASX J21240027+3409114 星系的核心，該星系位於 10 億光年外的天鵝座北部。這兩個黑洞相距約 160 億英里（260 億公里），如此近的距離讓光線在兩者之間只需一天的時間。加起來，它們的質量大約是太陽的 4000 萬倍。
科學家估計，這兩個黑洞每 130 天就會互相繞行一圈，並預計在大約 7 萬年後碰撞合併。
AT 2021hdr 最初是在 2021 年 3 月被加州 Palomar 天文台的 Zwicky Transient Facility (ZTF) 所發現。ALeRCE (Automatic Learning for the Rapid Classification of Events)將它標示為潛在的有趣來源。這個跨學科的團隊使用人工智慧與人類的專業知識，利用 ZTF 等巡天計畫所收集的大量資料來報告天文事件。
「ALeRCE團隊成員、智利大學天體物理千禧年研究所（Millennium Institute of Astrophysics）和數學建模中心（Center for Mathematical Modeling at the University of Chile）的天體物理學家Alejandra Muñoz-Arancibia解釋說：「起初，這次耀斑被認為是超新星，但隨後在2022年發生的耀斑，讓我們不得不考慮其他的解釋。「每一次新的事件都讓我們得以精進對該系統所發生事情的了解」。
從最初的耀斑開始，ZTF 每隔 60 到 90 天就會觀測到 AT 2021hdr 的爆發。
自2022年11月起，Hernández-García和她的團隊一直在用Swift監測該源。Swift 的觀測結果顯示，該雙星系統在紫外線和 X 射線光中產生振盪的時間標度與 ZTF 在可見光光譜中觀測到的時間標度相同。
研究人員有系統地排除了各種模型來解釋他們的觀測結果。
起初，他們認為信號可能是銀河中心有規律活動的結果。他們也思考了潮汐破壞事件 – 當恆星太靠近其中一個黑洞而被摧毀 – 會不會是原因。
最後，他們得出結論，最有可能的情況是氣體雲的破壞，這個氣體雲比雙星系本身還要大。當氣體雲遇到黑洞時，黑洞的引力會將氣體雲撕裂，在這對黑洞周圍形成絲狀，並造成摩擦，使氣體加熱。氣體在黑洞附近變得特別濃密和炙熱。當雙子系統運轉時，複雜的相互作用力會在每次旋轉時噴出一些氣體。這些相互作用產生了 Swift 和 ZTF 觀察到的波動光。
Hernández-García和她的團隊打算繼續觀測AT 2021hdr，以深入瞭解這個系統，並完善他們的模型。他們也熱衷於研究發生該事件的星系，該星系目前正與鄰近星系合併–這是他們的研究首次報導的現象。
「馬里蘭州格林貝爾特的 NASA 戈達德太空飛行中心的 Swift 首席研究員 S. Bradley Cenko 說：「Swift 已經接近 20 週年，它不斷帶來新的科學發現，實在令人驚訝。「它還可以揭示我們不斷變化的宇宙。
NASA 的任務是不斷擴大的全球網路的一部分，致力於觀測天空的變化，以解決宇宙運作的奧秘。
Swift 任務由 Goddard 與賓夕法尼亞州立大學、位於新墨西哥州的洛斯阿拉莫斯國家實驗室，以及位於維吉尼亞州杜勒斯市的 Northrop Grumman Space Systems 合作管理。其他合作夥伴包括英國的萊斯特大學 (University of Leicester) 和穆拉德空間科學實驗室 (Mullard Space Science Laboratory)、義大利的布雷拉天文台 (Brera Observatory) 以及義大利太空總署 (Italian Space Agency)。
Source: NASA
Original text: By Jeanette Kazmierczak
NASA’s Goddard Space Flight Center, Greenbelt, Md.