伯明翰大學的一組研究人員進行的一項新研究發(fā)現(xiàn)，在下一個十年開始時，在重力波和X射線中可能同時觀察到超大質(zhì)量黑洞的碰撞。

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

根據(jù)發(fā)表在《自然天文學》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)合觀測聯(lián)系起來”)，ESA的決定將為天文學家提供前所未有的機會，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期謎團的核心。

它們包括超大的碰撞黑洞在星系中的遙遠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測得的引力波將查明合并引起的時空波動，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)合這兩個使者以在這些系統(tǒng)中觀察相同的現(xiàn)象，將使我們對巨大的黑洞和星系如何共同演化，巨大的黑洞如何成長其質(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。。

這些是天體物理學中一些懸而未決的大問題，數(shù)十年來困擾著科學家。

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

伯明翰大學引力波天文學研究所所長，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大的X射線結(jié)合曾經(jīng)設(shè)計成正視在銀河系中心的眼睛有望使這一長途飛行變得更加有意義。很難確切地預測我們將要發(fā)現(xiàn)的東西：我們應(yīng)該系好安全帶，因為這將是一個相當大的旅程”。

在執(zhí)行任務(wù)期間，可能有多達10個質(zhì)量為太陽質(zhì)量100,000到10,000,000倍的黑洞合并，這兩個信號的強度足以被兩個天文臺觀測到。盡管由于我們目前對這些合并過程中發(fā)生的物理學及其發(fā)生的頻率缺乏了解，天文臺可以觀測到更多或更少的這些事件。確實，這些問題將由觀察結(jié)果回答。

此外，LISA將探測到恒星質(zhì)量黑洞合并的早期階段，這將在地面重力波天文臺進行探測時結(jié)束。這種早期檢測將使Athena在合并發(fā)生的確切時刻觀察二進制位置。