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探索宇宙深处的双黑洞系统：OJ287
这张照片是全球12台射电望远镜与俄罗斯航天局发射并运行的specre r卫星上一个10米射电望远镜的共同杰作，拍摄的是一个距离我们大约40亿光年远的活动信息盒的射电照片。照片中一共有三个椭圆，下面两个是超大质量黑洞，而上面那个最亮的是从中间这个黑洞出来的喷流。照片之所以呈现三个拉长的椭圆，是因为太空甚长基线干涉测量（VLBI）的技术限制，所有的点源在图上成椭圆而非圆形。
这个活动信息盒编号为OJ287，它是天空中最亮的蝎虎座BR型变体之一。这类天体亮度变化快，幅度巨大，其光谱缺乏类星体特有的宽发射线。蝎虎座BR型变体之所以得名，是因为早期人们将蝎虎座BL当作银河系中的一颗变化规律不太规则的变星。后来才发现，它并非银河系中的恒星，而是在银河系外以活动星系核的形式存在。自那时起，所有具有相似特征的核外天体都被统称为蝎虎座BL型。然而，1995年天文学家在蝎虎座BL本身的光谱中发现了明显的宽H阿尔法和H贝塔发射线，这表明它已不再符合以它命名的天体定义标准。简而言之，蝎虎座BL已不再是蝎虎座BL型。
OJ287的光学观测与双黑洞系统
OJ287是目前所有蝎虎座BR型变体，甚至所有活动信息盒中，光学波段的光变曲线时间跨度最长、观测最完整的一个。自1888年以来，它便在各种天文观测项目中被持续拍摄。在过去大约50年的时间，它更是成为研究最深入的核外天体之一。如今，其光学观测数据点已超过10万个。OJ287最显著的特质是较为有规律的爆发，即亮度突然的飙升。这种周期性早在1982年就被注意到了。除了1984年的那次以外，其他所有的爆发都被提前成功预测到。其中最著名的是2019年的那次，它的出现时间只比预测晚了90分钟。因此，天文学家提出，OJ287是一个质量差距很大的超大质量双黑洞系统，每当较小的那个次黑洞撞入较大的那个主黑洞的吸积盘时，会撕扯出高温气泡。这些气泡的物质辐射，形成可观测的爆发，从而揭示双黑洞的轨道结构。
喷流与双黑洞的动态互动
撞击过程中有大量物质被从吸积盘中抛出，随后回落并直接被吸积到盘的中心。这一过程使得部分未被束缚的盘物质最终进入喷流中，形成相对论激波，产生持续时间更长的爆发。通过一次爆发的精确定时，就能得到一个数学上精确的轨道解，并确定相关参数。中间是一颗质量大约是太阳180亿倍以上的主黑洞，绕转着它的是大约太阳1.4亿倍的次黑洞，轨道偏心率是0.657。修正后的轨道周期是12年。
我们直接看图，这幅图展示了OJ287系统的结构，黑色箭头是对着我们观测者的方向。 主黑洞被一个吸积盘包围，由于自旋轨道耦合效应，吸积盘中心很小的区域差不多是几个史瓦西半径的范围，相对于主盘面略有倾斜。虽然图中的两个盘画得较为分明，实际情况是内盘与外盘之间是平滑过渡的。主喷流沿着吸积盘轴线方向喷出，喷的方向会随着盘的轴线演化而变化。次黑洞在图中以两个不同的轨道相位显示，它拥有一个与主吸积盘平行的吸积盘，因此其喷流最初应该是垂直于主盘面的。然而，在经过路经变化到我们的观测者参考系之后，次喷流会显得朝轨道运动方向倾斜，其指向会随着轨道运动不断改变，而当然这个轨道运动方向是逆时针的。每当次黑洞撞入主黑洞的吸积盘时，会扯出高温气泡，这些气泡的物质辐射就会形成可观测的爆发。
新发现与旧结论的挑战
2021年11月12日，观测到了一次巨大且持续仅有一天的爆发，除了将其解释为来自次黑洞的喷流外，很难有其他合理的解释，反正不会来自主黑洞。这意味着，次黑洞虽然质量较小，但喷流的强度并不逊色于主黑洞。这促使研究团队重新审视了2014年拍摄的那张射电图像，实际上那张照片是从一张更大的图像中截取下来的，用于对比分析。
这篇文章最近才在arXiv上发布，主要是为了重新解释过去OJ287的射电观测结果。简而言之，这张照片曾被误读了。当时研究人员以为上面两个椭圆是下面这个180亿倍太阳质量的主黑洞喷出的喷流团块，只是中间那团恰好和次黑洞的位置重合了。因此，过去一直误认为这张图是由主黑洞的喷流造成的。之后根据这个误读给OJ287建模，甚至预言一些观测结果，当然会出问题。
如果真的是次黑洞在喷流，那喷流更外侧被引力搅得七拐八绕的，就像水从软管里面甩出来一样，弯弯曲曲，那也就一点都不奇怪了。 更关键的是，重新分析之后，也发现这股喷流在光谱特征上和以往的主喷流还真有点不一样，反而更接近2021年11月12日的那次。一句话总结，随着新的证据浮出水面，旧结论的漏洞补不了了，研究者不得不重新审视以往的分析。而这在科学史上从来不缺这样的剧情。
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