科學人/大場面要來了?百年內人類或許能看到兩大黑洞互撞

還記得《葬送的芙莉蓮》開場芙莉蓮若無其事的與勇者一行人相約再看一次「半世紀流星雨」的名場面嗎?最新天文學觀測指出宇宙中最壯觀的事件「黑洞合併」可能能在百年內發生,如果你也有把握和芙莉蓮一樣長壽,或許可以現在就約個勇者一起準備去重力波天文台看史詩級大場面?
近期,有群天文學家逮到一對超大質量黑洞(supermassive black hole)正以極近距離共舞,這場百年間隨時可能發生的宇宙大車禍,連地球都可能感受到一些震盪。
噴流裡面還有另一個逆噴流
這篇發表在《皇家天文學會月汛》(Monthly Notices of the Royal Astronomical Society)的新研究,扒開了星系Markarian 501的真面目。過去天文學家認為這顆耀類星體(blazar)星系中心只有一個孤獨的黑洞,噴發著單一高能輻射噴流。
研究團隊在海量資料中揪出了第2道逆時針旋轉的隱藏噴流。這道噴流的主人是另1個黑洞,兩者質量都在太陽的1億到10億倍之間,構成一個極其罕見的雙黑洞系統。這兩個宇宙級「巨獸」正以驚人的速度順時針互相繞行,有多快?大約每121天就轉一圈。
解開幾十年的無線電觀測謎團
幾十年來,這顆星系的觀測數據總是讓天文學家摸不著頭腦,無線電望遠鏡觀測數據顯示,它噴流的方向老是在變,而小尺度和大尺度結構的走向完全對不上。如果中心只有一台單引擎,根本解釋不了這種奇怪的扭曲。
這個雙黑洞系統的發現終於讓一切豁然開朗。論文指出,這兩個黑洞的重力交互作用加上長達7.4年的軌道面進動週期,讓整個噴流系統像個失控的花園灑水器一樣旋轉位移。洗清了過去那些互相矛盾的觀測數據帶來的謎團與疑慮。
特長基線陣列拍下美麗愛因斯坦環

研究團隊翻出特長基線陣列(Very Long Baseline Array)在2011到2023年間收集的83組資料,鎖定43GHz的高頻波段重新建模分析。他們緊盯著黑洞周圍不到一毫角秒的微小區域,才讓第2道逆時針噴流現形。
其中,最戲劇性的畫面出現在2022年6月,當時這兩個黑洞剛好完美對齊,主黑洞的強大引力像個天然放大鏡,把第2道噴流發出的光彎成一個完美的圓,產生重力透鏡效應造成的愛因斯坦環(Einstein ring)。參與研究的德國馬克士普朗克電波天文研究所天文學家布里岑(Silke Britzen)回憶:「能發現有第二個噴流真是太棒了,那一刻我恍然驚覺:原來一切是這樣運作的!我既驚訝又不知所措,並迫不及待想要把我們的新發現告訴大家。」

倒數計時的重力波海嘯
這兩頭巨獸的距離只剩下250到540天文單位(AU,地球到太陽的平均距離),這在天文尺度下幾乎是臉貼臉了。同時它們的軌道正在縮小,預計不到百年內就會無可避免地迎頭撞上。
當這場星系車禍發生時,會撕裂時空結構,爆發出比以往所觀測到都還要狂暴的重力波(gravitational wave)。論文團隊依據愛因斯坦環的觀測證據表明這些噴流確實指向我們,因此地球上的探測器肯定會接收到這股跨越5億光年傳來的震盪。布里岑表示:「我們預期會剩下一個(合併後的)黑洞,我也非常好奇希望能觀察到這場『舞蹈』落幕的瞬間。」但前提或許是她也必須要有精靈等級的壽命才行?
資料來源:
1.Britzen, S., Olivares, H., Gopal-Krishna, Jaron, F., Pashchenko, I. N., Kun, E., Schinzel, F. K., González, J. B., Paneque, D., & MacDonald, N. R. (2026). Detection of a second jet within the nuclear core of Mrk 501. Monthly Notices of the Royal Astronomical Society. https://doi.org/10.1093/mnras/stag291
2.2 supermassive black holes may collide 100 years from now — and Earth would feel it
3.First close pair of supermassive black holes detected? - Technology Org
(本文出自2026.4.21《科學人》網站,未經同意禁止轉載。)
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