宇宙中有一类天体，理论上必然存在，却几乎从未被直接看见——紧密相互绕转的超大质量黑洞对。

年2月日，牛津大学与德国马克斯·普朗克引力物理研究所的联合研究团队，在《物理评论快报》发表了一项新研究，提出了一种通过捕捉&#;重复出现的星光闪烁&#;来探测这类天体的全新方法。

这套方法不依赖引力波探测器，不需要任何尚未建成的太空基础设施，就有机会在现有望远镜资源下找到那些藏在宇宙深处、沉默已久的黑洞双星系统。

为什么这类黑洞如此难以找到

超大质量黑洞几乎住在每一个大星系的核心，质量从数百万倍到数十亿倍太阳质量不等。当两个星系碰撞并合，两个黑洞会在引力作用下逐渐靠近，最终形成双星系统，开始漫长的相互绕转。

理论预测这类系统普遍存在，却极难被发现。

目前天文学家确认的超大质量黑洞双星系统，几乎都是&#;分得很开&#;的远距双星，通过高分辨率射电望远镜勉强分辨两个独立的活动核。而那些轨道已经收紧到光年甚至更小间距的紧密双星，因为两个核几乎完全重叠，从地球上根本无法在光学上把它们分开。

引力波是另一条路，但麻烦在于这类系统产生的引力波频率极低，人类目前还没有能在太空运行的相应探测器，欧洲的LISA任务预计最早年才能升空。

&#;焦散线&#;扫过背景恒星的那一刻

牛津大学的本斯·科奇斯（Bence Kocsis）教授团队找到了另一条路，核心工具是引力透镜效应，具体利用的是一种叫&#;焦散线&#;的几何结构。

原理并不复杂。任何大质量天体都会弯曲周围的空间，从而弯曲经过的光线，这就是爱因斯坦在一百年前预言、年日食期间被英国天文学家爱丁顿证实的引力透镜效应。

对于单个黑洞而言，只有当后方某颗恒星与观测者的视线几乎完美对齐时，才会发生强烈的光线放大，概率极低。

双黑洞系统则完全不同。两个黑洞相互绕转，会在共同的引力场中形成一个菱形的高放大率区域，即&#;焦散线&#;。该区域内任何恰好落入的背景恒星，亮度都会被显著放大，有时理论上趋近无限大。

更关键的是，双黑洞不是静止的，它们一直在转动，焦散线也随之持续旋转和变形，不断扫过宿主星系中的大量背景恒星。一旦某颗足够亮的恒星被焦散线扫过，就会爆发出一次短暂而剧烈的闪光，然后随着焦散线继续转动而消退。如果这颗恒星再次落入焦散区，同样的闪光就会再次出现。

这就是&#;重复闪烁&#;的来源。

领导这项研究的博士生王汉熙解释说：&#;每次焦散线扫过一颗明亮的恒星，就会产生一次异常的亮度爆发，随着双黑洞轨道的演化，这些爆发遵循可预测的规律，频率和亮度都会呈现出独特的变化趋势。&#;

通过分析这些信号的周期性、亮度变化曲线和时间间隔，天文学家甚至可以反推出双黑洞的质量、质量比以及轨道收缩速率，而这些参数此前对紧密双星系统几乎毫无办法获取。

光子先于引力波，抵达的是机遇窗口

这套方法最令人兴奋的一点，在于它打开了一扇&#;先于引力波探测器&#;就能发现候选天体的时间窗口。

LISA空间引力波天文台即便如期在年前后升空，也仅针对特定频段的引力波，而且从发现候选天体到确认，本身需要漫长的积累时间。而引力透镜方法依赖的是可见光或近红外光学观测，恰好契合即将投入运行的大型巡天设备的能力区间。

维拉·鲁宾天文台的遗留时域巡天（LSST）计划每三天对整片南天完成一次深度扫描，南希·格雷斯·罗曼太空望远镜也将覆盖宽视野深场巡天，两者都具备探测这类重复亮度变化事件的技术能力。

科奇斯教授总结道：&#;这为真正的多信使黑洞研究打开了大门，使我们能够以全新的方式检验引力和黑洞物理学，而不必等到引力波探测器就位之后。&#;

从某种意义上说，宇宙中最沉默的&#;舞者&#;终于留下了一种可以被捕捉的痕迹——不是引力波，而是它们无意间放大的那一道星光。