多個(gè)望遠鏡捕捉到的 SDSS J084905.51+111447.2 星系系統的圖像。這是一個(gè)由三個(gè)合并的星系組成的系統，距離地球約 10 億光年。一項新的研究報告稱(chēng)，該星系中有三個(gè)正處于碰撞過(guò)程中的超大質(zhì)量黑洞

　　9 月 29 日消息，科學(xué)家在遙遠的宇宙中發(fā)現了一個(gè)罕見(jiàn)的景象，三個(gè)超大質(zhì)量黑洞以相當近的距離聚在一起，看起來(lái)即將合并。

　　這項新研究報告稱(chēng)，這三個(gè)超大質(zhì)量黑洞位于距離地球約 10 億光年的 SDSS J084905.51+111447.2 星系系統中。“我們當時(shí)只是在尋找成對的黑洞，然而，通過(guò)篩選技術(shù)，我們偶然發(fā)現了這個(gè)驚人的系統，”研究第一作者、美國弗吉尼亞州喬治梅森大學(xué)的瑞安·普費弗爾(Ryan Pfeifle)在一份聲明中說(shuō)，“這是迄今為止發(fā)現的最有力的證據，證實(shí)了這種三黑洞系統的存在，而且這些超大質(zhì)量黑洞都十分活躍。”

　　取得這一重大發(fā)現并不容易。研究人員利用多種儀器進(jìn)行觀(guān)測，并得到了許多民間科學(xué)家的幫助。發(fā)現歷程始于美國新墨西哥州的斯隆數字化巡天(SDSS)望遠鏡，它在光學(xué)條件下拍攝了 SDSS J084905.51+111447.2 的圖像。利用這些圖像，公民科學(xué)項目“星系動(dòng)物園”(Galaxy Zoo)的志愿者們將該系統標記為一個(gè)正在進(jìn)行的星系合并事件。

　　接下來(lái)，研究人員分析了美國國家航空航天局的廣域紅外線(xiàn)巡天探測衛星(WISE)收集的數據。結果顯示，WISE 探測到該星系系統發(fā)射出大量的紅外光，預示著(zhù)其正處于合并階段。據估計，其中不止一個(gè)超大質(zhì)量黑洞將迅速地吸積物質(zhì)。

　　X 射線(xiàn)和光學(xué)觀(guān)測進(jìn)一步觀(guān)察證實(shí)了這一點(diǎn)。美國國家航空航天局的錢(qián)德拉X射線(xiàn)天文臺在該合并系統的每個(gè)中心附近，都探測到強X射線(xiàn)源，表明那里正在消耗大量的氣體和塵埃——這是黑洞“進(jìn)食”的跡象。

　　美國國家航空航天局的核光譜望遠鏡陣列(NuSTAR)也發(fā)現了有氣體和塵埃環(huán)繞其中一個(gè)超大質(zhì)量黑洞的證據。斯隆數字化巡天望遠鏡和亞利桑那州的大雙筒望遠鏡(LBT)收集的光學(xué)數據也進(jìn)一步證實(shí)了這三個(gè)黑洞都處于活躍狀態(tài)。

　　“通過(guò)使用這些大型天文臺，我們發(fā)現了一種新的方法來(lái)識別三個(gè)超大質(zhì)量黑洞組成的系統，”普費弗爾說(shuō)，“每一個(gè)望遠鏡都給我們提供了關(guān)于這些系統的不同線(xiàn)索。我們希望擴展這方面的工作，用同樣的技術(shù)找到更多的三黑洞系統。”

　　研究人員稱(chēng)，每個(gè)超大質(zhì)量黑洞到它最近的鄰居之間的距離從 1 萬(wàn)光年到 3 萬(wàn)光年不等，但它們之間的距離會(huì )不斷縮小。很顯然，這些黑洞注定要合并，因為它們的母星系就正處于合并過(guò)程中。

　　天文學(xué)家已經(jīng)對黑洞如何碰撞有了一定的了解。畢竟，激光干涉儀引力波觀(guān)測臺(LIGO)已經(jīng)探測到了許多黑洞合并事件產(chǎn)生的引力波。但研究人員表示，一個(gè)三黑洞系統的工作原理可能與傳統的雙黑洞合并系統略有不同。舉例來(lái)說(shuō)，當兩個(gè)超大質(zhì)量黑洞附近存在第三個(gè)超大質(zhì)量黑洞時(shí)，它們的合并速度可能會(huì )變得更快。

　　這項或許可以為‘最終秒差距問(wèn)題’的解決提供線(xiàn)索。所謂最終秒差距問(wèn)題，是指兩個(gè)相距僅數光年的超大質(zhì)量黑洞如果要相互靠近，就需要一些額外的拉力，使其向內合并。第三個(gè)超大質(zhì)量黑洞的影響，就像 SDSS J0849+1114，可能最終會(huì )使這三個(gè)黑洞合并在一起。

　　需要說(shuō)明的是，LIGO 和歐洲的室女座干涉儀(Virgo)項目都無(wú)法探測到超大質(zhì)量黑洞合并產(chǎn)生的引力波，因為其中所涉及的頻率不在 LIGO 和 Virgo 的探測范圍內。這兩個(gè)引力波探測裝置只能探測到是由更小的恒星質(zhì)量黑洞合并產(chǎn)生的引力波。

　　這項新研究發(fā)表在最新一期的《天體物理學(xué)雜志》(The Astrophysical Journal)上。
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