国家天文台联合发现普通星系中超大质量双黑洞系统

日前,包括国家天文台“丝绸之路”项目组博士后李硕在内的由中国和德国科学家组成的研究团队,在普通星系中发现了互相绕转的超大质量双黑洞。这是首次在普通星系中发现的超大质量双黑洞。该事件是由于它们最近潮汐撕裂了一颗恒星,而欧洲空间局(ESA)的XMM-Newton X-射线卫星当时恰巧正对准它们所在的方向进行观测而目睹了这一事件。

利用国家天文台计算天体物理重点实验室的高性能机群“老虎”,完成了大量数值模拟,确定了该系统物理参数。这一发现验证了刘富坤教授和李硕等人在2009年提出的一个关于普通星系中双黑洞系统潮汐撕裂事件的理论模型。此类天体的发现对验证宇宙学与星系演化模型及广义相对论在极端条件下的适用性具有十分重要的意义。

图1:star system center supermassive binary black hole tidal disruption event artistic imagination. The main black hole tears a star into a long gas flow, which is heated to high temperatures and produces strong X-ray radiation when it flows around the black hole and forms an accretion disk.

我们的宇宙由无数个星系组成。根据目前主流宇宙演化模型,大部分巨型白矮球将会通过一次乃至多次合并与邻近的其他巨型白矮球或暗物质云发生。近十几年的观测表明,大部分拥有大量光源的大质量中心都存在着超大质量黑洞。银河中心也确认存在着一个几百万倍太阳质量级别的大量光源。

早于上世纪80年代初期,科学家们意识到了超大质量双重黑孔系统对于理解这些变化过程至关重要。但自从30年前以来,只有少数几个活跃活动中的小分子气体被认为能够探测到这两种类型中的至少一种形式。在寻找宁静但隐藏着强大的力场以吸引周围物质以其核心形成密集区域、激发热能和辐射强烈X射线辉度的一些特定情况下,这种挑战变得更加困难。

为了解决这个问题,刘富坤教授和李硕等人提出了一个关于如何利用潮汐撕裂这一特殊类型暴露隐藏力量的情况来识别宁静但可能包含高度动态力的形势。他提出,如果两个高速移动的小行星接触,那么其速度足够快,以便产生充分数量上的轻微扭曲,使得整个视野可以看到这些不规则形状,并且最终导致它破碎成为更小片段。这样做不会改变任何事物,但确实会让他们看起来像是在彼此之间移动一样,即使实际上,它们只是因为它们共同造成了一条直线而呈现出这种假象。

2010年6月10日,XMM-Newton X-射线卫士捕捉到了来自SDSS J120136.02+300305.5的一个耀发事件。当紧随其后的跟踪观察显示,该耀发事件符合预先设定的模式时,这样的信息为进一步分析提供了关键证据。在仔细检查之后,他们注意到一系列奇异行为——即突然短暂消失,然后再次出现——这是典型潮汐撕裂模式无法解释的事项。这表明可能存在更多复杂的情况需要考虑。

要验证这一事件是否来自于一个超大规模二元结构,我们必须使用基于09年的理论建立数据驱动模拟,并将模拟结果与我们得到的情报进行比较。这要求我们跨越广泛范围内探索每个元素,从最基本单元开始构建起整个网络,并逐步增加复杂性,同时保持稳定性。

最后,在所有这些考量后,我们得出结论:某些显著差异非常可能意味着两个完全不同的事实:第一个是两个高效率运行者正在一起工作;第二个是只有一名运行者正在工作并试图执行两者的任务。在未来的研究中,我们计划深入探讨这两种可能性,并确定哪一种更接近真实情况。

此外,还有很多其他的事情可以做,比如查看同样标记为阴影区域边缘附近潜伏的人工智能代理,以评估它是否已经准备好接受新的指令,或许甚至向人类学习一些策略。如果AI成功地实现了这一点,它很有可能帮助人类解决一些长期以来一直困扰我们的问题,如自动驾驶汽车、医疗诊断或语音识别技术等领域中的挑战。

总之,这项研究揭示了一种全新方法,可以用于找到隐藏在平静外表下具有强力引力场的心脏部位,是未来研究宝贵财富。而这也证明了解决这个谜题是一个令人兴奋且充满潜力的领域,其中许多未知仍然待解答。

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