研究人員弄清楚，當研究人員弄清楚這些黑暗的大質量黑洞如何在彼此繞軌道上運行時，如何透過重力透鏡作用在它們身後的恆星時，天文學家可能很快就能看到處於令人眼花繚亂的死亡螺旋中的兩個超大質量黑洞。
幾乎每個專業 星系 等一下 超大質量黑洞質量從我們自身的數百萬倍不等 太陽 （例如 黑洞 在我們的 銀河系, 射手座A*) 以十億為單位 太陽質量。通常，星系的中心只有一個超大質量黑洞，但當兩個星系合併時，它們的黑洞可能會向彼此墜落，最終繞著彼此運行，很久之後，在爆炸中合併。 重力波。
迄今為止，天文學家發現的唯一雙超大質量黑洞之間的距離相差數百或數千 光年。對於未來，歐洲太空總署計劃建造一種名為 LISA（雷射干涉儀空間天線）的天基重力波探測器，用於探測超大質量黑洞雙星合併時發出的低頻重力波。中國科學家也提出了類似的任務，名為「天琴」。但也許到目前為止，還沒有其他已知的方法來區分此類二進位。
牛津大學的本斯·科西斯在一份聲明中表示：“在未來天基重力波探測器上線之前數年識別出螺旋狀超大質量黑洞雙星的前景非常令人興奮。” 陳述。 「它打開了對黑洞進行真正的多重嚴格研究的大門，使我們能夠測試 重力 以全新的方式研究黑洞物理學。 」
科西斯是來自牛津大學和德國馬克斯·普朗克引力物理研究所的天文學家團隊的一員，該團隊展示了雙黑洞的引力透鏡如何揭示它們在遙遠星系中的存在。
重力透鏡是一種由巨大物體引起的現象，由於其重力的影響，這些物體周圍的時空結構彎曲，改變了沿著這種扭曲結構移動的光路，使得背景物體看起來被放大，有時甚至分裂成多個影像。
當只有一個黑洞時，背景恆星必須與其完美對齊才能發生透鏡效應。然而，對於雙黑洞來說，情況發生了變化。
科奇斯說：“與單一黑洞相比，雙星系統的星光被極度放大的可能性大大增加。”
雙黑洞的作用就像一對旋轉透鏡，因為黑洞繞著它們的共同質心運行。這會產生一個準週期性透鏡效應的菱形區域，稱為“焦散曲線”，沿著這條曲線，透鏡效應的強度會增強。
結果是，與焦散曲線對齊的背景恆星將出現週期性發光，因為它們的光在對應於黑洞軌道周期的幾年時間尺度上被放大。在其他情況下，我們甚至可能看不到這顆恆星，因為擁有雙超大質量黑洞的星系距離太遠。
「當雙星移動時，焦散曲線會旋轉並改變形狀，其中包括其背後的大量恆星，」博士生王漢熙說。牛津大學的學生，在聲明中。 「如果一顆明亮的恆星位於這個區域內，每次焦散經過它時，它都會產生極其明亮的閃光。這會導致星光的重複爆發，從而提供超大質量黑洞雙星的清晰而獨特的特徵。”
然而，這種情況不會永遠不變，因為黑洞的軌道正在縮小。
黑洞彼此失去軌道能量，這種能量以重力波的形式傳遞。當它們彼此靠近時，黑洞開始旋轉得越來越快。兩個黑洞需要數百萬年才能失去足夠的軌道能量以使它們合併，但它們軌道的縮短可以從焦散曲線的變化中看出。這些變化將修改透鏡事件的頻率調變及其最大亮度。兩個黑洞的質量也可以編碼在焦散曲線中。
透鏡事件的頻率和峰值亮度調製需要數千或數百萬年才能變得明顯。天文學家充其量只能獲得任何給定的超大質量黑洞雙星系統的快照。然而，在軌道演化的不同階段觀察到足夠多的類似系統，這些圖片可以組合在一起講述一個更大的故事。
幸運的是，未來對夜空的詳細調查 維拉·魯賓天文台 在智利和 羅馬南希·格雷斯太空望遠鏡 它定於 2027 年發射，其威力應該足以區分許多透鏡事件和遙遠星系中的雙超大質量黑洞。然後，當運行時，希望在 2030 年代的某個時候，LISA 可以與巡天望遠鏡合作，對宇宙中不可避免的合併的黑洞進行詳細的多信使（電磁波和重力波）記錄。
該研究發表於 2 月 12 日的期刊上 物理評論論文。
