在著名的双星系统中首次探测到次级超大质量黑洞
质量是太阳质量数十亿倍的超大质量黑洞存在于活跃星系的中心。天文学家将它们观察为明亮的星系核心，星系的超大质量黑洞吞噬了来自称为吸积盘的猛烈漩涡的物质。一些物质被挤压成强大的射流。这个过程使银河核心在整个电磁波谱中发出明亮的光芒。
在最近的一项研究中，天文学家发现了两个超大质量黑洞相互环绕的证据，这些证据来自与物质吸积到两个黑洞相关的喷流信号。这个星系，或技术上称为类星体，被命名为 OJ287，它作为双黑洞系统得到了最彻底的研究和最好的理解。在天空中，黑洞靠得太近，以至于它们合并成一个点。通过检测到它发出两种不同类型的信号，这个点实际上由两个黑洞组成的事实变得显而易见。
活跃的星系 OJ 287 位于巨蟹座方向，距离约 50 亿光年，自 1888 年以来一直被天文学家观测到。早在 40 多年前，图尔库大学的天文学家 Aimo Sillanpää 和他的同事就注意到了它的排放有一个显着的模式，有两个周期，一个周期约为 12 年，较长的周期约为 55 年。他们认为这两个周期是由两个黑洞围绕彼此的轨道运动引起的。较短的周期是轨道周期，较长的周期是轨道方向缓慢演变的结果。
当次级黑洞以比光速慢一点点的速度有规律地穿过初级黑洞的吸积盘时，一系列耀斑会揭示轨道运动。次级黑洞的暴跌加热了圆盘材料，热气以膨胀的气泡形式释放出来。这些热气泡需要几个月的时间才能冷却，同时它们会辐射并引起闪光——耀斑——持续大约两周，比一万亿颗恒星还要亮。
经过数十年的努力来估计次级黑洞穿过吸积盘的时间，由Mauri Valtonen领导的芬兰图尔库大学的天文学家和他的合作者来自印度孟买塔塔基础研究所的Achamveedu Gopakumar和其他人能够对轨道进行建模并准确预测这些耀斑何时会发生。
1983 年、1994 年、1995 年、2005 年、2007 年、2015 年和 2019 年的成功观测活动使该团队能够观测到预测的耀斑，并确认 OJ 287 中存在一对超大质量黑洞。
“现在预测的耀斑总数为 26 次，几乎所有的耀斑都已被观测到。这对黑洞中较大的黑洞的质量是太阳质量的 180 亿倍，而伴星的质量大约是太阳的 100 倍，它们的轨道是椭圆形的，而不是圆形的，”Achamveedu Gopakumar 教授说。
尽管做出了这些努力，天文学家仍无法观察到来自较小黑洞的直接信号。在 2021 年之前，它的存在只是从耀斑和它使更大黑洞的喷流摆动的方式间接推断出来的。
“这两个黑洞在天空中彼此非常接近，以至于人们无法单独看到它们，它们在我们的望远镜中合并为一个点。只有当我们清楚地看到来自每个黑洞的独立信号时，我们才能说我们实际上“看到”了它们，”主要作者 Mauri Valtonen 教授说。
首次直接观测到更小的黑洞
令人兴奋的是，2021/2022 年使用大量各种类型的望远镜对 OJ 287 进行的观测活动使研究人员首次获得了对穿过吸积盘的次级黑洞的观测，以及较小黑洞产生的信号本身。
“2021/2022 这段时间在 OJ287 的研究中具有特殊的意义。早些时候，有人预测，在此期间，次级黑洞将穿过其质量更大的伴星的吸积盘。预计这次暴跌会在撞击后立即产生非常蓝色的闪光，并且确实在预测时间的几天内被捷克技术大学和捷克天文研究所的 Martin Jelinek及其同事观察到，”Mauri Valtonen 教授说。
然而，有两个大惊喜——以前没有发现的新型耀斑。只有波兰克拉科夫雅盖隆大学的Staszek Zola的详细观察活动才能看到其中的第一个，这是有充分理由的。左拉和他的团队观察到一个大耀斑，产生的光比整个星系多 100 倍，而且只持续了一天。
“根据估计，耀斑发生在较小的黑洞在坠落过程中吸收了大量新气体后不久。导致OJ287突然变亮的是吞咽过程。人们认为，这一过程为从 OJ 287 较小的黑洞中喷出的喷流提供了动力。十年前就预测到了这样的事件，但直到现在才得到证实，”Valtonen 解释道。
第二个意想不到的信号来自伽马射线，它被美国宇航局的费米望远镜观测到。OJ287 六年来最大的伽马射线耀斑就发生在较小的黑洞穿过初级黑洞的气盘时。较小黑洞的射流与圆盘气体相互作用，这种相互作用导致伽马射线的产生。为了证实这一想法，研究人员证实，从相同的观察方向看，2013 年小黑洞上次落入气盘时已经发生过类似的伽马射线耀斑。
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