黑洞之舞
2015年底， 特殊的類星體OJ287迎來了30年以來最強烈的一次爆發。 研究者認為， 那裡存在兩個大品質的黑洞， 它們相互環繞並嚴格的遵循著廣義相對論。
越複雜的物理理論， 越需要極端的條件去檢驗。 愛因斯坦100年前公開發表的廣義相對論中敘述道：在各種存在彎曲時空的品質體之間的引力， 正是由這些品質體本身產生的。 這是一條迄今為止仍然經得住考驗的立論。 但是這種相對作用在生活中幾乎不可被察覺， 因此牛頓相對簡單的萬有引力定律依舊被廣泛的應用著。 在距離地球35億光年，
類星體OJ287就在這個巨蟹座的角落裡， 它2015年的年底受到了眾多天文學家的關注。 這是因為OJ287出現了一次30年來最強烈的稀有的明亮爆發。 芬蘭圖爾庫大學的Mauri Valtonen報告：2015年12月5日類星體OJ287的最大光度達到了12.9mag。 雖然它比肉眼可見的恒星暗弱上千倍， 但業餘天文愛好者也能用一般大小的望遠鏡觀察到它。 OJ287在2005年和2007年處在活躍期（見圖）。 當時Valtonen和他來自歐洲、中國和日本的同事們一起成功預測爆發的時間點。 他們的成功引起了人們的關注， Valtonen表示， 對此印象十分深刻：科學家此時對於類星體的已經有了更深入的瞭解， 愛因斯坦的理論即使在宇宙深處的角落也描述的如此完美。
英國業餘天文愛好者Martin P.Mobberley在2007年用他的望遠鏡Celestron 14.記錄下了OJ287的爆發。
這個記錄是用型號為SBIG ST9XE的CCD相機， 在2014年1月14號20:40（UT）經過180秒的曝光得到的， 記錄下OJ287的光度為15,9mag。
因為OJ287的特殊性， 天文學家們大量的研究了這個活躍的星系核。 1982年芬蘭天文學家Aimo Sillanpää發現了爆發的規律：每11到12年會有兩次特別強烈的爆發，
如圖所示， 1億倍太陽品質的黑洞和180億倍太陽品質的黑洞相互環繞， 180億倍太陽品質的黑洞周圍有吸積盤環繞。 每當碰撞發生時， 它會劇烈的閃爍。 這使類星體的光度大大提高， 吸積盤的光環上產生出耀斑(flare)
Valtonen和他的同事們成功的預測有力的證明了這個規律：在2005年第一次觀測到強烈爆發後， 研究者們計算出了於2007年9月13號的第二次碰撞發生的時間。 其結果的誤差只有6個小時。 預測的成功， 是因為科學家注意到了廣義相對論的兩個現象：一方面是相對的近點進動(Apsidal precession)現象， 就是說兩個黑洞的相距最近的點在週期的運動。 在這個雙黑洞系統中， 運行每週該點會移動的39°，
連接最遠點和最近點， 並經過大品質黑洞中心的軸線， 它根據廣義相對論在這兩個黑洞的引力場中旋轉。 每經過一個週期， 它就會轉過39°。
第二個現象更為顯著：由於引力波的輻射，這個雙黑洞系統失去了穩定的能量，在運行的同時其相對距離越來越小。引力波不存在經典引力理論中，它在廣義相對論中才被提出。若是忽視了這一點，預測則要晚20天之久。科學家們還準確的計算出了這個較小黑洞的品質。它總計1億倍太陽品質——雖然它的品質比OJ287中180億倍太陽品質的大黑洞小很多，但它的品質也有我們銀河系中心的黑洞的25倍。
Valtonen和他的團隊預測下一次相撞的時間在2016年一月初，然而大約三周以來在兩個方面沒有準確的答案（見圖）。“這次爆發在2015年12月初已經發生了，我們由此瞭解到，大黑洞的自轉對預測結果的影響，這和現有的觀察結果會説明我們完善模型。”
這張圖表記錄了1890-2010年間OJ287的爆發歷史。經過相同的時間間隔這個雙星系統會出現一次明亮的爆發。當次級黑洞穿過大黑洞的吸積盤時該現象就會發生。
對於第二個黑洞存在的最後懷疑也被消除了：“很久以來我們只能間接的證明第二個黑洞穿過了主黑洞的吸積盤，從類星體那兒接收到的輻射完全來自於大黑洞和碰撞產生的熱輻射。” Valtonen說“而現在看來，這次爆發所含的輻射一半直接來自第二個黑洞——在這之後我們便第一次直接證明了第二個黑洞的存在。”
由於這兩個黑洞旋轉的特殊，天文學家會在接下來的幾年親眼見證它們的舞蹈：由於近點進動現象，較小黑洞的公轉軌道將與大黑洞吸積盤的平面平行。Valtonen解釋道：約在2019年7月和2022年的7月接下來的碰撞將會發生，而在30年代它們又會恢復到通常的形態。對於這個預言，我們相信廣義相對論也會取得接下來的勝利。從長看，這個雙黑洞系統的命運已是定數：在大約10000年內，兩個黑洞通過引力波輻射出大量的能量，它們會合而為一，形成一個更大的黑洞。
原文載于《Sterne und Weltraum》
作者：Jan Hattenbach
德文翻譯：系外行星地瓜君
校譯：王坤
編排：邱煜欣
責任編輯：解仁江
它就會轉過39°。第二個現象更為顯著：由於引力波的輻射，這個雙黑洞系統失去了穩定的能量，在運行的同時其相對距離越來越小。引力波不存在經典引力理論中，它在廣義相對論中才被提出。若是忽視了這一點，預測則要晚20天之久。科學家們還準確的計算出了這個較小黑洞的品質。它總計1億倍太陽品質——雖然它的品質比OJ287中180億倍太陽品質的大黑洞小很多，但它的品質也有我們銀河系中心的黑洞的25倍。
Valtonen和他的團隊預測下一次相撞的時間在2016年一月初，然而大約三周以來在兩個方面沒有準確的答案（見圖）。“這次爆發在2015年12月初已經發生了，我們由此瞭解到，大黑洞的自轉對預測結果的影響，這和現有的觀察結果會説明我們完善模型。”
這張圖表記錄了1890-2010年間OJ287的爆發歷史。經過相同的時間間隔這個雙星系統會出現一次明亮的爆發。當次級黑洞穿過大黑洞的吸積盤時該現象就會發生。
對於第二個黑洞存在的最後懷疑也被消除了：“很久以來我們只能間接的證明第二個黑洞穿過了主黑洞的吸積盤，從類星體那兒接收到的輻射完全來自於大黑洞和碰撞產生的熱輻射。” Valtonen說“而現在看來，這次爆發所含的輻射一半直接來自第二個黑洞——在這之後我們便第一次直接證明了第二個黑洞的存在。”
由於這兩個黑洞旋轉的特殊，天文學家會在接下來的幾年親眼見證它們的舞蹈：由於近點進動現象，較小黑洞的公轉軌道將與大黑洞吸積盤的平面平行。Valtonen解釋道：約在2019年7月和2022年的7月接下來的碰撞將會發生，而在30年代它們又會恢復到通常的形態。對於這個預言，我們相信廣義相對論也會取得接下來的勝利。從長看，這個雙黑洞系統的命運已是定數：在大約10000年內，兩個黑洞通過引力波輻射出大量的能量，它們會合而為一，形成一個更大的黑洞。
原文載于《Sterne und Weltraum》
作者：Jan Hattenbach
德文翻譯：系外行星地瓜君
校譯：王坤
編排：邱煜欣
責任編輯：解仁江