伯明翰大學(xué)的一組研究人員進(jìn)行的一項(xiàng)新研究發(fā)現(xiàn)，在下一個(gè)十年開始時(shí)，在重力波和X射線中可能同時(shí)觀察到超大質(zhì)量黑洞的碰撞。

歐洲航天局(ESA)最近宣布，其2030年代的兩個(gè)主要空間天文臺(tái)的發(fā)射時(shí)間可同時(shí)使用。這些任務(wù)包括下一代雅典X射線太空望遠(yuǎn)鏡Athena和首個(gè)基于太空的重力波天文臺(tái)LISA，將相互協(xié)調(diào)以在一年之內(nèi)開始觀測(cè)，并且可能至少要進(jìn)行四年的重復(fù)科學(xué)操作。

根據(jù)發(fā)表在《自然天文學(xué)》上的新研究(“將引力波和X射線現(xiàn)象與LISA和雅典娜的聯(lián)合觀測(cè)聯(lián)系起來(lái)”)，ESA的決定將為天文學(xué)家提供前所未有的機(jī)會(huì)，以繪制一些最劇烈宇宙的多信使圖迄今為止尚未發(fā)現(xiàn)的宇宙事件，是圍繞宇宙演化的長(zhǎng)期謎團(tuán)的核心。

它們包括超大的碰撞黑洞在星系中的遙遠(yuǎn)宇宙的核心和恒星的致密天體，如中子星和在大多數(shù)星系的中心懷著巨大的黑洞黑洞“吞噬”。

LISA測(cè)得的引力波將查明合并引起的時(shí)空波動(dòng)，而雅典娜(Athena)觀察到的X射線則揭示了該環(huán)境中的高溫高能物理過程。結(jié)合這兩個(gè)使者以在這些系統(tǒng)中觀察相同的現(xiàn)象，將使我們對(duì)巨大的黑洞和星系如何共同演化，巨大的黑洞如何成長(zhǎng)其質(zhì)量和積聚以及氣體在這些黑洞周圍的作用的理解有了巨大的飛躍。。

這些是天體物理學(xué)中一些懸而未決的大問題，數(shù)十年來(lái)困擾著科學(xué)家。

伯明翰大學(xué)天體物理學(xué)講師，雅典娜和LISA聯(lián)盟的成員Sean McGee博士主持了這項(xiàng)研究。他說：“同時(shí)觀測(cè)這些事件的前景是未知的領(lǐng)域，并可能帶來(lái)巨大的進(jìn)步。這有望成為我們對(duì)超大質(zhì)量黑洞及其在星系中如何生長(zhǎng)的理解的一次革命。”

伯明翰大學(xué)引力波天文學(xué)研究所所長(zhǎng)，該研究的合著者Alberto Vecchio教授說：“我從事LISA研究已有20年，并且有望將力與最強(qiáng)大的X射線結(jié)合曾經(jīng)設(shè)計(jì)成正視在銀河系中心的眼睛有望使這一長(zhǎng)途飛行變得更加有意義。很難確切地預(yù)測(cè)我們將要發(fā)現(xiàn)的東西：我們應(yīng)該系好安全帶，因?yàn)檫@將是一個(gè)相當(dāng)大的旅程”。

在執(zhí)行任務(wù)期間，可能有多達(dá)10個(gè)質(zhì)量為太陽(yáng)質(zhì)量100,000到10,000,000倍的黑洞合并，這兩個(gè)信號(hào)的強(qiáng)度足以被兩個(gè)天文臺(tái)觀測(cè)到。盡管由于我們目前對(duì)這些合并過程中發(fā)生的物理學(xué)及其發(fā)生的頻率缺乏了解，天文臺(tái)可以觀測(cè)到更多或更少的這些事件。確實(shí)，這些問題將由觀察結(jié)果回答。

此外，LISA將探測(cè)到恒星質(zhì)量黑洞合并的早期階段，這將在地面重力波天文臺(tái)進(jìn)行探測(cè)時(shí)結(jié)束。這種早期檢測(cè)將使Athena在合并發(fā)生的確切時(shí)刻觀察二進(jìn)制位置。