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『天文科普』12年一轮回：双黑洞共舞纵穿吸积盘，“你中有我我中有你”( 二 )


当时OJ287星系位于太阳的对面一侧 ， 因此天文观察者们能观测到耀斑实属幸运 。斯皮策望远镜的观测范围十分广阔 ， 最远可观测到距地球2.54亿千米远的地方 ， 因此7月31日那天我们可以观测到该星系 。9月以前用斯皮策都可以观测到OJ287星系 ， 9月份的时候该星系就不再为太阳所遮挡 。
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塞薄·莱恩（Seppo Laine）是加州理工学院的一名副高级资深科学家 ， 同时也是这篇论文的第一作者 ， 由他负责监测用斯皮策望远镜对OJ287星系进行观测得到的数据 。他在NASA最近召开的一次新闻发布会上说道：
“当我第一次观测到OJ287星系的时候 ， 对于可以用斯皮策望远镜观测到该星系 ， 我大吃一惊 ， 因为那天正好是我们预测到可以观测到下一次耀斑出现的时间 。能用斯皮策望远镜观测到耀斑活动最剧烈的时刻 ， 是我们的幸运 。这世上没有第二台人造设备可以在那一刻完成如此壮举”
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艺术家们对于射手座A的设想 ， 一个位于星系中央的巨型黑洞 。图源NASA/JPL
OJ287星系经预测会发出重力波 ， 天文学家在地球上可以用激光干涉引力波天文台（LIGO）等设备观测到 。事实上 ， 该星系产生的引力波威力巨大 ， 将大大改变小黑洞的运行轨迹（因此 ， 也将改变耀斑发光时间） 。
之前关于OJ 287星系的研究已经对引力波做了一些阐释 ， 但是2018年的模型是迄今为止最详细的 。通过将激光干涉引力波观测台（LIGO）自2015年起获取的信息纳入这一模型 ， 团队能将耀斑预计持续时间缩短到正好1.5天 。为了进一步完善他们的预测 ， 他们也将较大黑洞物理特征的细节考虑进去了 。
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值得一提的是 ， 这一新模型结合了黑洞无毛定理 ， 这一定理最初由包括史蒂芬霍金在内的一物理学家小组在20世纪60年代提出 。这一定理预测黑洞的“表面” ， 或者更准确的说 ， 黑洞的外边界（即事件视界）沿着其旋转轴是完全轴对称的 。团队借此将预测模型缩短了几个小时 。
通过比较精确地预测较小黑洞的运行轨道 ， 新模型是支持黑洞无毛定理的 。模型还证实了另一个预测 ， 其由加州理工学院的名誉教授基普索恩在20世纪70年代所做 ， 他描述了一个天体环绕特大质量黑洞的运行方式会揭示它的表面到底是对称的还是“多毛的” 。
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一幅艺术家关于黑洞和它的吸积盘的想象图 。图源：欧洲空间局/哈勃 ， 欧南台 ， M.科恩梅斯
解释一黑洞到底是不是光滑而对称的很重要 ， 因为这决定了较小黑洞轨道运行时间 。当一个轨道的问题主要在于质量的时候 ， 质量的分布也就同样重要 。所以如果一个黑洞是“多毛的” ， 它将对任何环绕它运行的物体有着显著的影响 。
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简而言之 ， OJ 287星系支持黑洞表面沿其旋转轴是对称的理论 。“我们证实或是否定黑洞无毛定理 ， 对于研究黑洞的科学家来说是很重要的 ， ”图尔库大学的天文物理学家 ， 同时也是这一论文的合著者莫里瓦尔顿这样说道 ， “如果没有它 ， 我们根本不能相信由霍金和其他物理学家所设想的黑洞是存在的 。”


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