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天文學家們估計很快就能觀賞到宇宙中最壯觀的融合事件之一。一項于 11 月 13 日發表在“自然天文學”雜志上的研究表明，兩個超大質量黑洞合并所産生的引力波預期将在 10 年内被檢測到。這是目前科學家首次使用真實數據（而不是計算機模拟）來預測觀測時機。

紐約 Flatiron 研究所計算天體物理中心研究員 Chiara Mingarelli 表示：“兩個超大質量黑洞合并所産生的引力波是宇宙引力波事件中信号最強的事件之一，其強度将遠超 LIGO 所探測到過的黑洞合并信号。發現超大質量黑洞合并将為大質量星系和黑洞演化研究提供新的見解。反之，如果在十年内觀測不到這樣的事件，我們可能需要重新考慮超大質量黑洞的融合模型。”

圖 | 與“Sombrero 星系”大小類似的星系可能會為天文學家們提供第一次觀測到超大質量黑洞合并的機會。Sombrero 星系有着一個合适的大小，足夠讓黑洞合并事件産生出可探測的引力波，又不至于讓黑洞過快地合并以至于難以被探測到。

一般，超大質量黑洞都位于較大星系的中心（比如銀河系），其質量可達數百萬乃至數十億倍太陽質量。但我們目前所探測到的黑洞合并事件中的黑洞質量僅為幾十倍太陽質量。

根據當前的理論，當兩個星系碰撞并結合時，它們中的超大質量黑洞會漂移到新形成的星系中心。由此，這些超大質量黑洞将随着時間的推移而離的越來越近，發生合并事件。這種事件産生極為強烈的引力波，波及整個時空。

此類事件所産生的引力波的信号雖然很強，但其波長位于 LIGO 和 Virgo 的可觀測範圍之外。于是，科學家們想出利用稱為脈沖星的恒星來搜索此類信号。脈沖星就像宇宙節拍器，它是一種快速旋轉的恒星，會釋放出穩定的無線脈沖信号。随着經過的引力波拉伸和壓縮地球和脈沖星間的時空，地球上探測到的脈沖星信号的節奏會發生改變，然後我們便能以此來搜尋超大質量黑洞合并事件。

目前有三個項目正在解讀鄰近脈沖星無線信号的抵達時間，它們分别是澳大利亞的帕克斯脈沖星計時陣、北美納米天文台的引力波和歐洲的脈沖星計時陣。它們一起構成了國際脈沖星計時陣。

Mingarelli 和其他同事們的研究，估算了該陣列需要等待多長時間才能探測到超大質量黑洞事件。研究團隊先編制出附近可能有超大質量黑洞對的星系地圖，之後将這些信息與附近脈沖星的地圖結合起來，估算首次探測到超大質量黑洞合并事件的概率。

Mingarelli 說：“考慮到天空中脈沖星的位置，你肯定能在 10 年内檢測到什麼東西。”

但研究結果顯示，并不是越大的星系就越有可能被我們探測到融合事件。雖然更大的星系意味着質量更大的黑洞，也會産生更強的引力波，但更大的黑洞也會更快地融合在一起，從而減少我們能檢測到引力波信号的概率。

例如 M87 這樣一個巨大的星系中的黑洞合并将持續 4 百萬年産生出可探測引力波，而像“松布雷羅星系”（Sombrero Galaxy）這種的更為溫和的星系将能将可觀測時間延長至 1.6 億年。

Mingarelli 認為，超大質量黑洞合并事件的發現能使天體物理學家更好地理解天體合并，并為常規手段無法涉足的基礎物理領域研究提供新的研究途徑。單個超大質量黑洞雙星的存在數量同時也能提供一個星系合并頻繁程度的度量（衡量宇宙随着時間演變的一個重要參數）。

假如最終沒有探測到超大質量黑洞合并事件，一個可能的原因是黑洞在大約三光年左右處停住。該情況被稱為最終解析問題。雖然随着時間的推移，兩個黑洞逐漸靠近，并最終遇到一起産生引力波，但這個過程所需的時間可能比目前的宇宙年齡都要長。

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