【原】霍金理論遭遇最大挑戰(zhàn)，NASA觀測到：太陽背后超級黑洞死亡之舞！

星辰大海種花家 2020-05-01

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OJ 287是一個(gè)位于巨蟹座的蝎虎座BL型天體，它的觀測歷史超過120年，是天文史上持續(xù)觀測時(shí)間和掌握數(shù)據(jù)最多，卻最搞不清楚的天體之一，不過最近NASA對OJ 287的研究揭開謎團(tuán)的一角，卻讓大家陷入了一個(gè)尷尬的境地。

關(guān)于OJ 287：蝎虎座BL型天體

OJ 287最早在1891年起就有干版（早期底片）的影像記錄，它的光度變化記錄超過100年，2008年時(shí)精確測定其質(zhì)量大約超過太陽的180億倍。蝎虎座BL型天體并非說OJ 287是蝎虎座的BL類型天體，而是一種活躍星系核的名詞，最早發(fā)現(xiàn)的是蝎虎座BL，因此后來發(fā)現(xiàn)的這一類天體均以此原型來命名。

這類天體具有快速和大振幅通量變化和顯著的光學(xué)極化著稱，因此蝎虎座BL天體早期被認(rèn)為是變星，但光譜明顯不符，或者可以這樣簡單理解，OJ 287是類星體的一種。

OJ 287和它的伴星黑洞

OJ 287起先被認(rèn)為是一顆變星是因?yàn)樗墓舛茸兓幸粋€(gè)11-12年的周期，最大光度有一個(gè)狹宰的雙峰值，如此規(guī)律和特征，絕不一顆變星所能達(dá)到的，天文學(xué)家認(rèn)為這種變化是一個(gè)另一個(gè)大質(zhì)量的黑洞所引起，一個(gè)一億倍太陽質(zhì)量的黑洞圍繞OJ 287公轉(zhuǎn)，大約11-12年就會環(huán)繞一周，每次穿越大黑洞的吸積盤時(shí)就會產(chǎn)生兩個(gè)狹窄的光度變化。

OJ 287雙黑洞示意圖

芬蘭圖爾拉天文臺的毛里·瓦多寧和他團(tuán)隊(duì)的質(zhì)量與軌道顯示，伴星黑洞的軌道會因?yàn)橐Σㄝ椛涠凰p，根據(jù)這個(gè)衰減速度，預(yù)計(jì)在一萬年后就會和OJ 287合并，這個(gè)距離35億光年的兩個(gè)超級黑洞合并，它產(chǎn)生的引力波估計(jì)各位去自己家里建個(gè)引力波天文臺都能觀測到。

NASA對OJ 287的研究

小黑洞穿過大黑洞吸積盤產(chǎn)生的光度變化觀測很重要，2010年時(shí)的模型顯示能預(yù)測未來1-3周內(nèi)的耀斑，2018年時(shí)孟買塔塔基礎(chǔ)研究學(xué)院的研究生Lankeswar Dey的一組研究人員發(fā)布了一種新模型，他們稱這個(gè)模型可以預(yù)測四小時(shí)內(nèi)兩個(gè)黑洞即將爆發(fā)的耀斑。

根據(jù)這個(gè)模型，NASA的斯皮策空間望遠(yuǎn)鏡在2019年7月31日對OJ 287的觀測證明這個(gè)模型是正確的，這是2020年1月斯皮策望遠(yuǎn)鏡退役前最重要的觀測之一，此后我們將永遠(yuǎn)失去這一臺建立不朽功勛的空間紅外線望遠(yuǎn)鏡。

斯皮策空間望遠(yuǎn)鏡是NASA在2003年發(fā)射的一顆紅外天文衛(wèi)星，工作在3-180微米的紅外線波段，以取代先前的紅外線天文衛(wèi)星（IRAS），2003年8月25日，斯皮策空間望遠(yuǎn)鏡被德爾塔Ⅱ型火箭發(fā)射升空，運(yùn)行在一條位于地球公轉(zhuǎn)軌道后方、環(huán)繞太陽的軌道上，因此它能觀測位于拉格讓日點(diǎn)L3位置的天體。

盡管這個(gè)位置的天體的遙遠(yuǎn)天體不會被永久遮擋，但OJ 287最近一次耀斑發(fā)生時(shí)剛好處在太陽的后方，如果沒有斯皮策望遠(yuǎn)鏡，對這個(gè)新模型的驗(yàn)證將要延后十幾年，不過非常幸運(yùn)，斯皮策當(dāng)時(shí)距離地球2.54億千米，斯皮策對它持續(xù)了將近一個(gè)月的觀測，取得了大量數(shù)據(jù)。

NASA收獲頗豐的發(fā)現(xiàn)

對環(huán)繞OJ 287的小黑洞產(chǎn)生的耀斑觀測，除了考慮軌道動力學(xué)以外，還需考慮相對論效應(yīng)和引力波，因?yàn)镺J 287中的黑洞系統(tǒng)會產(chǎn)生足夠強(qiáng)大引力波，其足以改變較小黑洞的軌道。通過納入引力波和觀測的數(shù)據(jù)，研究人員已經(jīng)能預(yù)測1.5天內(nèi)產(chǎn)生的耀斑。

此前假設(shè)的模型基于黑洞無毛定理，該推定假設(shè)黑洞“表面”是無特征而且對稱的，但霍金對此提出了質(zhì)疑，如果OJ 287的黑洞視界內(nèi)質(zhì)量分布不均，那么會導(dǎo)致小黑洞在公轉(zhuǎn)時(shí)影響軌道和產(chǎn)生耀斑的間隔，但通過斯皮策空間望遠(yuǎn)鏡的觀測證明，小黑洞的軌道變化符合黑洞無毛定理。