天文学家观测到迄今为止确认距离最近的一对超大质量黑洞

天文学家观测到了迄今为止确认的距离最近的一对超大质量黑洞，它们位于合并星系内，相距 300 光年。利用美国宇航局的哈勃望远镜和钱德拉望远镜，这一发现揭示了星系合并的本质和宇宙中黑洞活动的独特见解。这些发现可能会极大地影响我们对引力波和星系演化动态的理解。资料来源：NASA、ESA、Joseph Olmsted（STScI）

两个星系的核心正在发生碰撞

当星系碰撞时，它们的黑洞会合并成一个巨大的黑洞。几乎所有星系的中心都有超大质量黑洞。哈勃太空望远镜和钱德拉 X 射线天文台观测了一对正在碰撞的星系的中心，发现了两个互相徘徊的超大质量黑洞。这对黑洞组合充斥着下陷气体，作为活动星系核（AGN）发出耀眼的光芒。它们相距约 300 光年--这是在可见光和 X 射线波长下看到的距离最近的一对 AGN。

人们观测到了距离最近的一对超大质量黑洞。这对黑洞相距约 300 光年，是利用美国宇航局的哈勃太空望远镜和钱德拉 X 射线天文台探测到的。这些黑洞深埋在一对相撞星系中，由下沉的气体和尘埃提供燃料，使它们作为活动星系核（AGN）发出耀眼的光芒。资料来源：美国宇航局戈达德太空飞行中心美国国家航空航天局的哈勃和钱德拉发现超大质量黑洞双子星

就像两个相扑选手在对峙一样，人们观测到了距离最近的一对超大质量黑洞。这两个黑洞相距约 300 光年，是利用美国宇航局的哈勃太空望远镜和钱德拉 X 射线天文台探测到的。这些黑洞深埋在一对相撞的星系中，由下沉的气体和尘埃提供燃料，使它们作为活动星系核（AGN）发出耀眼的光芒。

这对 AGN 是利用多波长（可见光和 X 射线光）观测在本地宇宙中探测到的距离最近的一对。虽然以前也发现过几十个"双"黑洞，但它们之间的距离通常都比在富含气体的星系MCG-03-34-64中发现的要大得多。天文学家利用射电望远镜观测到了一对比MCG-03-34-64更接近的双黑洞，但没有在其他波长上得到证实。

在星系合并更为频繁的宇宙早期，像这样的 AGN 双星可能更为常见。这一发现为我们提供了一个独特的近距离观察近邻例子的机会，它位于大约8亿光年之外。

哈勃太空望远镜拍摄的 MCG-03-34-064 星系可见光图像。通过哈勃望远镜的锐利视角，我们可以看到星系中心的白色椭圆中嵌入了三个明显的亮点（右上角的插图中有所展开）。其中两个亮点发出强烈的 X 射线，这是它们是超大质量黑洞的明显标志。黑洞之所以闪闪发光，是因为它们正在将下沉物质转化为能量，并作为活动星系核在太空中闪耀。它们之间的距离约为 300 光年。第三个亮点是一团明亮的气体。指向 5 点钟位置的蓝色条纹可能是从其中一个黑洞喷射出来的。这对黑洞是两个星系合并的结果，它们最终会发生碰撞。图片来源：NASA、ESA、Anna Trindade Falcão（CfA）、Joseph DePasquale（STScI）

哈勃和钱德拉的偶然发现

这一发现非常偶然。哈勃的高分辨率成像显示，宿主星系内部嵌套着三个光学衍射尖峰，这表明在一个非常小的区域内集中了大量发光的含氧气体。今天（9 月 9 日）发表在《天体物理学杂志》（TheAstrophysical Journal）上的论文的第一作者、哈佛大学天体物理学中心（Center forAstrophysics| Harvard & Smithsonian）的安娜-特林达德-法尔考（Anna Trindade Falcão）说："我们没想到会看到这样的景象。这种景象在附近的宇宙中并不常见，它告诉我们银河系内部发生了一些其他的事情。"

衍射尖峰是指来自空间极小区域的光线在望远镜内部镜面周围发生弯曲时产生的成像伪影。

法尔考的研究小组随后利用钱德拉天文台对同一星系进行了X射线检查，以深入了解其中的奥秘。"当我们在X射线波段观察MCG-03-34-64时，我们看到了两个分离的、强大的高能发射源，它们与哈勃观测到的明亮光学光点重合。"法尔考说："我们把这些碎片拼凑在一起，得出结论：我们看到的很可能是两个间隔很近的超大质量黑洞。"

哈勃太空望远镜拍摄的 MCG-03-34-064 星系可见光图像。资料来源：NASA、ESA、Anna Trindade Falcão（CfA）、Joseph DePasquale（STScI）

解读不同波长的信号

为了支持他们的解释，研究人员使用了来自新墨西哥州索科罗附近的卡尔-G-扬斯基超大阵列的无线电档案数据。高能黑洞二人组也会发射出强大的无线电波。"当你看到光学、X 射线和无线电波长的亮光时，很多东西都可以被排除，结论是这些只能被解释为近距离黑洞。"法尔考说："当你把所有的碎片拼凑在一起时，你就会看到AGN双星的画面。"

哈勃看到的第三个亮光来源不明，需要更多的数据来了解它。这可能是其中一个黑洞喷射出的超高速等离子体的能量震荡产生的气体，就像花园水管中的水流喷射到沙堆中一样。如果没有哈勃惊人的分辨率，我们就无法看到所有这些错综复杂的东西。

这两个超大质量黑洞曾经是各自宿主星系的核心。星系之间的合并使黑洞变得非常接近。它们将继续螺旋式地靠近，直到最终合并--也许在一亿年后--引力波会震荡时空结构。

美国国家科学基金会的激光干涉仪引力波天文台（LIGO）已经探测到数十个恒星质量黑洞合并产生的引力波。但是，超大质量黑洞合并产生的波长更长的引力波超出了 LIGO 的能力范围。下一代引力波探测器被称为 LISA（激光干涉仪空间天线）任务，将由太空中相隔数百万英里的三个探测器组成，以捕捉来自深空的这些波长更长的引力波。欧洲航天局（ESA）正与美国国家航空航天局（NASA）和其他参与机构合作领导这项任务，计划于 2030 年代中期发射。

编译自/scitechdaily