OJ287拥有迄今已知质量最大的超大质量双黑洞系统。
双星黑洞最终会逐渐靠近并发生并合。因此，OJ287系统注定将产生宇宙中能量最为巨大的事件之一。
尽管大多数星系中心仅存在一个超大质量黑洞，但某些星系中心却拥有两个——即一对超大质量黑洞。当这对黑洞相互绕转、逐渐靠近并最终并合时，所释放的能量是自宇宙大爆炸以来最剧烈的天文事件之一；其峰值亮度可超过整个星系中所有恒星总亮度的数百万倍。
黑洞并非孤立存在，它们常常以双黑洞系统的形式出现。 虽然LIGO已经探测到恒星级质量黑洞的并合事件，但超大质量黑洞也经常成对出现，并最终注定会合并。 在OJ287中发现的这对黑洞是有史以来观测到的最极端的双黑洞系统，当它们合并时，释放的能量将超过任何已知的天体物理事件。
NGC7727中发现了一对距离最近的超大质量黑洞。
星系NGC7727展现出延展的旋臂结构，这很可能是两个质量相近的星系近期发生并合后的结果。该星系内部存在两个超大质量黑洞，同时观测到大量延展的气体与恒星流，这些特征共同揭示了一种可能的演化结局：即两个初始富含气体、质量相当的星系发生剧烈并合后所形成的系统。 图片来源：达勒姆大学／剑桥天文数据处理中心／爱丁堡天文台
距离我们仅8900万光年，这两个黑洞的质量分别为1.54亿倍和630万倍太阳质量，彼此相距仅1600光年。
左图为近邻星系NGC7727中心核球的特写，右图为更广阔的视野。该星系距离地球仅8900万光年，其核心包含目前已知距离最近的一对超大质量双黑洞，两者相距约1600光年。尽管环境摩擦可促使超大质量黑洞彼此靠近，但它们最终阶段的旋近与并合应由引力波辐射驱动。超大质量双黑洞在星系中心相对常见，约占所有星系系统的千分之一。 CreditDurhamUniversityCASUWFAU
我们还发现了成对的双类星体，每对包含两个超大质量黑洞。
这两对类星体并非各自拥有一个位于核心的超大质量黑洞，而是每对类星体中均包含两个相距约一万光年的超大质量黑洞。需借助多波段辐射特性来揭示其内部发生的物理过程。即使初始间距如此之大，黑洞并合的时间尺度也被估算为不足十亿年。 图片来源：美国国家航空航天局（NASA）、欧洲航天局（ESA）、H.黄和N.扎卡姆萨（约翰斯霍普金斯大学）、Y.沈（伊利诺伊大学厄巴纳香槟分校）
约0.1%的年轻类星体预计为双源结构，典型间距约为1万光年。
这张艺术家构想图展示了两个正在剧烈并合过程中的星系核心内，两颗类星体所发出的耀眼光芒。尽管大多数星系仅拥有一个超大质量黑洞，但在相当一部分星系中——尤其是处于早期演化阶段的星系——可能存在成对的超大质量黑洞。 图片来源：美国国家航空航天局（NASA）、欧洲航天局（ESA）及J.Olmsted（太空望远镜科学研究所，STScI）
在2015年PKS1302102被确认为双超大质量黑洞系统之前，仅有一个双超大质量黑洞系统得到确认。
该模拟展示了双黑洞系统所发射的辐射。尽管我们已通过引力波探测到多个黑洞对，但这些观测均局限于质量约为200倍太阳质量或以下的黑洞。超大质量黑洞仍难以探测，直到具备更长基线的引力波探测器建立为止。
这是OJ287：迄今观测到的最极端的超大质量双星系统，距离地球约35亿光年。
一幅OJ287在耀发阶段的X射线与射电波段合成图像。图中在两个波段均可见的轨道轨迹，暗示了其中伴星黑洞的运动。该系统是一个双超大质量黑洞系统，主黑洞质量约为180亿倍太阳质量，伴星黑洞质量约为1.5亿倍太阳质量。当二者最终并合时，将以引力波形式释放巨大能量，其总能量可能与已知能量注入最高的星系团相当。 图片来源：A.P.Marscher与S.G.Jorstad，《天体物理学杂志》；NASA钱德拉X射线天文台与甚大阵列
每隔12年出现两次爆发的天体，最早于1887年被发现。
目前已知质量最大的双黑洞系统是OJ287，其产生的引力波波长极长，甚至超出了LISA探测器的探测范围。未来具有更长基线的引力波天文台或许能够探测到它，足够精密的脉冲星计时阵列也可能实现这一目标。尽管OJ287早在19世纪末就被观测到，但其本质和距离直到20世纪60年代才被确认。 图片来源：RamonNaves蒙特卡布雷尔天文台
其主黑洞质量巨大：相当于183.5亿个太阳的质量。
我们通常以太阳质量为单位来衡量黑洞的质量：恒星级黑洞用太阳质量表示，超大质量黑洞则用百万倍太阳质量表示。目前已确认的中等质量黑洞数量极少。某些黑洞，例如OJ287，其质量可达数百亿倍太阳质量，是迄今在宇宙中发现的质量最大的单个天体。 来源：NASAJPLCaltech
其事件视界是海王星轨道直径的12倍。
该示意图展示了OJ287双超大质量黑洞系统中两个黑洞事件视界相对大小的关系。其中质量较大的黑洞约为180亿倍太阳质量，其事件视界半径约为海王星绕日轨道半径的12倍；质量较小的黑洞约为1.5亿倍太阳质量，其事件视界半径约与小行星谷神星绕太阳运行的轨道半径相当。目前已知质量最大的黑洞，其质量（因而事件视界半径）仅比OJ287主黑洞大数倍。
它还有一个伴星黑洞，质量仅为1.5亿倍太阳质量。
当多个黑洞出现在彼此邻近的区域时，它们会通过动力学摩擦与周围环境发生相互作用。随着物质被吸积或抛射，这些黑洞在引力作用下逐渐形成更紧密的束缚系统。若黑洞质量不等，则质量较小者比质量较大者损失更多的轨道能量；当二者彼此靠近到足够程度时，其轨道将因引力波辐射而持续衰减，最终发生并合。
周期性双爆发源于较小黑洞穿透较大黑洞吸积盘的过程。
这个图片显示了一个低质量的黑洞穿透围绕更大质量超大黑洞形成的吸积盘。当较小的黑洞穿过盘面时，会发出一个耀斑。在足够长的时间尺度上，这两个黑洞会逐渐螺旋靠近并合并，过程中会产生巨大的引力波信号。这种突发的双耀斑系统是OJ287的一个显著特征。 CreditNASAJPLCaltech
其轨道周期为12年，与主星的距离在0.05至0.28光年之间变化。
OJ287喷发所呈现的双峰结构，与较小黑洞在绕行较大黑洞过程中两次穿越其吸积盘的现象一致。喷发的发生频率以及喷发方向随时间的变化规律，均可仅凭爱因斯坦广义相对论得到全面而准确的预测。
次级黑洞每绕行一周，其轨道进动39°，这有力地验证了广义相对论的预言。
这幅示意图展示了行星绕太阳运行轨道的进动现象。在太阳系中，广义相对论所导致的轨道进动量非常微小；其中水星的进动值最大，约为每世纪43角秒。OJ287双黑洞系统中次级黑洞的轨道进动幅度约为每公转一圈39度。
在大约1万年内，这些庞然大物将发生并合。
双黑洞并合过程中所辐射的引力波的数值模拟结果。图中每个黑洞周围的彩色等高线表示引力辐射的振幅；蓝色线条表示双黑洞的轨道，绿色箭头表示其自旋方向。双黑洞并合的物理规律具有质量无关性，仅依赖于质量与距离的比值。 图片来源：C.Henze／美国国家航空航天局艾姆斯研究中心
希望人类届时能够见证这一时刻。
由三个在太空中等间距布置的探测器构成，它们之间通过激光臂相互连接；当探测器之间的距离发生周期性变化时，即可揭示具有合适波长的引力波的经过。LISA将成为人类首个能够探测来自超大质量黑洞的时空涟漪的探测器，前提是其完成研制、建造并成功发射。
静默星期一以图像、视觉元素讲述天文故事，文字不超过200字。
科学与技术、天体物理学、宇宙膨胀、天文学、空间
相关知识
OJ287是一个著名的光学类星体，位于室女座方向，距离地球约35亿光年。它以周期性爆发和双超大质量黑洞系统闻名，是研究引力波天体物理的重要目标。其光变曲线呈现约12年的准周期性，被广泛用于检验广义相对论在强引力场下的预言。
BY: Ethan Siegel
FY: AI
如有相关内容侵权，请在作品发布后联系作者删除
转载还请取得授权，并注意保持完整性和注明出处