天文學(xué)家在早期宇宙中發(fā)現(xiàn)了一個(gè)罕見的發(fā)現(xiàn)，涉及兩個(gè)積極喂養(yǎng)的超大質(zhì)量黑洞 - 或類星體 - 彼此相距僅10，000光年，處于巨大碰撞的邊緣。

使用一套太空和地面望遠(yuǎn)鏡，包括夏威夷的兩個(gè)Maunakea天文臺(tái) - W. M. Keck天文臺(tái)和雙子座北 - 研究人員發(fā)現(xiàn)了嵌入在兩個(gè)星系中的黑洞，這兩個(gè)星系在宇宙只有3億年年輕時(shí)合并。

這項(xiàng)研究由諾伊大學(xué)厄巴納-香檳分校領(lǐng)導(dǎo)，發(fā)表在今天的《自然》雜志上。

找到這樣一個(gè)系統(tǒng)是很困難的，因?yàn)楫?dāng)兩個(gè)黑洞如此接近時(shí)，單獨(dú)區(qū)分它們是一項(xiàng)挑戰(zhàn)。但是在這個(gè)名為J0749 + 2255的特殊系統(tǒng)中，兩個(gè)黑洞都在瘋狂進(jìn)食，吞噬在如此高的溫度下被加熱的氣體和塵埃，這對搭檔產(chǎn)生了一場大規(guī)模的煙花表演。這種活動(dòng)被稱為類星體，當(dāng)黑洞在盛宴時(shí)在電磁波譜上發(fā)射大量光時(shí)發(fā)生的現(xiàn)象。

J0749+2255是非常不尋常的，因?yàn)樵撓到y(tǒng)不是一個(gè)，而是兩個(gè)同時(shí)活躍的類星體，并且足夠接近，它們最終會(huì)合并。

“在宇宙的這個(gè)早期，我們沒有看到很多雙類星體。這就是為什么這一發(fā)現(xiàn)如此令人興奮，“諾伊大學(xué)厄巴納 - 香檳分校的研究生Yu-Ching Chen說，他是這項(xiàng)研究的第一作者。

歐空局(歐洲航天局)蓋亞空間天文臺(tái)首先發(fā)現(xiàn)了未分辨的雙類星體，捕獲的圖像表明年輕宇宙中有兩個(gè)緊密排列的光信標(biāo)。陳和他的團(tuán)隊(duì)隨后使用美國宇航局的哈勃太空望遠(yuǎn)鏡來驗(yàn)證光點(diǎn)實(shí)際上來自一對超大質(zhì)量黑洞。

隨后進(jìn)行了多波長觀測;使用凱克天文臺(tái)的第二代近紅外相機(jī)(NIRC2)與其自適應(yīng)光學(xué)系統(tǒng)，以及雙子座北，美國宇航局的錢德拉X射線天文臺(tái)和新墨西哥州的超大陣列射電望遠(yuǎn)鏡網(wǎng)絡(luò)，研究人員證實(shí)雙類星體不是引力透鏡產(chǎn)生的同一類星體的兩張圖像。

“確認(rèn)過程并不容易，我們需要一系列望遠(yuǎn)鏡覆蓋從X射線到無線電的光譜，以最終確認(rèn)這個(gè)系統(tǒng)確實(shí)是一對類星體，而不是兩張引力透鏡類星體的圖像，”共同作者，諾伊大學(xué)天文學(xué)家Yue Shen說。

因?yàn)橥h(yuǎn)鏡窺視著遙遠(yuǎn)的過去，這個(gè)雙類星體已經(jīng)不復(fù)存在了。在過去的10億年里，它們的宿主星系可能已經(jīng)安頓成一個(gè)巨大的橢圓星系，就像今天在本地宇宙中看到的那樣。類星體已經(jīng)合并，在其中心變成了一個(gè)巨大的超大質(zhì)量黑洞。

附近的巨型橢圓星系M87有一個(gè)巨大的黑洞，重達(dá)太陽質(zhì)量的6億倍。也許這個(gè)黑洞是在過去數(shù)十億年中由一個(gè)或多個(gè)星系合并產(chǎn)生的。

越來越多的證據(jù)表明，大型星系是通過合并建立起來的。較小的系統(tǒng)聚集在一起，形成更大的系統(tǒng)和更大的結(jié)構(gòu)。在這個(gè)過程中，合并的星系內(nèi)應(yīng)該會(huì)形成成對的超大質(zhì)量黑洞。

“了解黑洞的前身種群最終將告訴我們早期宇宙中超大質(zhì)量黑洞的出現(xiàn)，以及這些合并的頻率，”陳說。

“我們開始揭開早期雙星體種群的冰山一角，”諾伊大學(xué)厄巴納 - 香檳分校的共同作者Xin Liu說。“這是這項(xiàng)研究的獨(dú)特之處。它實(shí)際上告訴我們這個(gè)種群存在，現(xiàn)在我們有一種方法可以識別雙類星體，這些類星體之間的間隔小于單個(gè)星系的大小。