临近并合超大质量双黑洞候选体研究取得进展
2022-09-29 14:24   审核人:

临近并合超大质量双黑洞候选体研究取得进展

 

图1双黑洞并合模拟(NASA Goddard)

 

澳门新莆京app9817天文系窦立明博士牵头与中国科学技术大学、安徽师范大学、加拿大Perimeter理论物理研究所、上海天文台和深圳技术大学的研究人员组成的联合团队,利用多个国际空间X射线望远镜对临近并合超大质量双黑洞候选体SDSSJ1430+2303进行监测。基于近200天的持续观测资料,研究团队发现它表现出剧烈的天到周时标的X射线光变,并且光谱中存在高置信度的铁K荧光线和电离吸收体的快速变化。进一步分析表明电离吸收体的变化行为与普通活动星系核存在明显差异。虽然仍然无法完全排除具有单个黑洞的活动星系核的可能,但电离吸收体的这种异常变化行为在超大质量双黑洞并合框架下可以得到更合理的解释。2022年9月9日,这一成果以“X-ray view of a merging supermassive black hole binary candidate SDSS J1430+2303: Results from the first 200 days of observations”为题,以“Letter to the editor”的形式在国际主流天文期刊“ Astronomy & Astrophysics”上发表。

 

图2  J1430+2303的X射线光变

 

  超大质量双黑洞是等级成团宇宙框架下星系并合的直接产物,其临近并合的旋进阶段也是低频引力波的最主要辐射源,因此长期被当作天文中最重要的观测对象之一。不幸的是,临近并合超大质量双黑洞间距在亚秒差距尺度,超出了当前望远镜的成像分辨能力,因此直接探测它们极其困难。借助近年来飞速发展的时域天文观测技术,天文学家有机会通过活动星系核周期性光变开展系统搜寻。然而,迄今为止所有的候选体都未表现出临近并合双黑洞预期的周期衰减特征。直到最近,由中国科学技术大学天文学系蒋凝博士领衔的国际团队发现近邻活动星系核SDSSJ1430+2303呈现出独特的周期性光变特征,即在过去3年里,它的光变周期从一年逐渐减小到三个月。结合其他观测特征和理论模型预测,团队认为SDSSJ1430+2303极有可能是一个将在三年内完成并合的超大质量双黑洞系统。窦立明博士作为主要合作者也参与了上述工作。如果这一发现得到证实,它将是人类有史以来观测到的第一例超大质量双黑洞合并事件,为检验星系并合、黑洞演化和低频引力波探测等提供了最佳对象。

为了验证双黑洞的真实性,包括蒋凝团队在内的几个国际团队一直在密集监测SDSSJ1430+2303的多波段辐射及演化,尤其是X射线辐射是并合晚期黑洞周边气体性质和运动的最理想探针,对于证实双黑洞并合猜想以及研究相关高能物理过程至关重要。团队自主申请了包括XMM-Newton, Chandra, NuSTARSwift在内的当前最先进的X射线卫星的持续观测。此次窦立明博士领衔的工作对自SDSSJ1430+2303发现以来前200天的X射线的观测结果做了细致分析,并发现重要线索。目前X射线监测还在继续,后续工作将陆续发表。

 

 

 

论文链接:

https://www.aanda.org/articles/aa/full_html/2022/09/aa44450-22/aa44450-22.html

 

参考文献:

[1] Jiang, N., Yang, H., Wang, T., …, Dou, L., et al. "Tick-Tock: The Imminent Merger of a Supermassive Black Hole Binary". arXiv e-prints,: arXiv:2201.11633 (2022).

 

[2] An, T., Zhang, Y., Wang, A., …, Dou, L., et al.  Jiang, N., Yang, H., Wang, T., …, Dou, L., et al. "VLBI imaging of the pre-coalescence SMBHB candidate SDSS J143016.05+230344", A&A, 663, A139  (2022).

 

 

关闭窗口