科學(xué)家在遙遠(yuǎn)的宇宙中發(fā)現(xiàn)了一個(gè)罕見(jiàn)的景象，三個(gè)超大質(zhì)量黑洞以相當(dāng)近的距離聚在一起，看起來(lái)即將合并。這項(xiàng)新研究報(bào)告稱，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(tǒng)中。
J084905.51+111447.2星系系統(tǒng)的圖像。這是一個(gè)由三個(gè)合并的星系組成的系統(tǒng)，距離地球約10億光年。一項(xiàng)新的研究報(bào)告稱，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
“我們當(dāng)時(shí)只是在尋找成對(duì)的黑洞，然而，通過(guò)篩選技術(shù)，我們偶然發(fā)現(xiàn)了這個(gè)驚人的系統(tǒng)，”研究第一作者、美國(guó)弗吉尼亞州喬治梅森大學(xué)的瑞安·普費(fèi)弗爾（Ryan Pfeifle）在一份聲明中說(shuō)，“這是迄今為止發(fā)現(xiàn)的最有力的證據(jù)，證實(shí)了這種三黑洞系統(tǒng)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(xiàn)并不容易。研究人員利用多種儀器進(jìn)行觀測(cè)，并得到了許多民間科學(xué)家的幫助。發(fā)現(xiàn)歷程始于美國(guó)新墨西哥州的斯隆數(shù)字化巡天（SDSS）望遠(yuǎn)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(xiàng)目“星系動(dòng)物園”（Galaxy Zoo）的志愿者們將該系統(tǒng)標(biāo)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(guó)國(guó)家航空航天局的廣域紅外線巡天探測(cè)衛(wèi)星（WISE）收集的數(shù)據(jù)。結(jié)果顯示，WISE探測(cè)到該星系系統(tǒng)發(fā)射出大量的紅外光，預(yù)示著其正處于合并階段。據(jù)估計(jì)，其中不止一個(gè)超大質(zhì)量黑洞將迅速地吸積物質(zhì)。
X射線和光學(xué)觀測(cè)進(jìn)一步觀察證實(shí)了這一點(diǎn)。美國(guó)國(guó)家航空航天局的錢德拉X射線天文臺(tái)在該合并系統(tǒng)的每個(gè)中心附近，都探測(cè)到強(qiáng)X射線源，表明那里正在消耗大量的氣體和塵?！@是黑洞“進(jìn)食”的跡象。
美國(guó)國(guó)家航空航天局的核光譜望遠(yuǎn)鏡陣列（NuSTAR）也發(fā)現(xiàn)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(jù)。斯隆數(shù)字化巡天望遠(yuǎn)鏡和亞利桑那州的大雙筒望遠(yuǎn)鏡（LBT）收集的光學(xué)數(shù)據(jù)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(tái)，我們發(fā)現(xiàn)了一種新的方法來(lái)識(shí)別三個(gè)超大質(zhì)量黑洞組成的系統(tǒng)，”普費(fèi)弗爾說(shuō)，“每一個(gè)望遠(yuǎn)鏡都給我們提供了關(guān)于這些系統(tǒng)的不同線索。我們希望擴(kuò)展這方面的工作，用同樣的技術(shù)找到更多的三黑洞系統(tǒng)?！?/p>
研究人員稱，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?yàn)樗鼈兊哪感窍稻驼幱诤喜⑦^(guò)程中。
天文學(xué)家已經(jīng)對(duì)黑洞如何碰撞有了一定的了解。畢竟，激光干涉儀引力波觀測(cè)臺(tái)（LIGO）已經(jīng)探測(cè)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(tǒng)的工作原理可能與傳統(tǒng)的雙黑洞合并系統(tǒng)略有不同。舉例來(lái)說(shuō)，當(dāng)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(xiàng)或許可以為‘最終秒差距問(wèn)題’的解決提供線索。所謂最終秒差距問(wèn)題，是指兩個(gè)相距僅數(shù)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(nèi)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(xiàng)目都無(wú)法探測(cè)到超大質(zhì)量黑洞合并產(chǎn)生的引力波，因?yàn)槠渲兴婕暗念l率不在LIGO和Virgo的探測(cè)范圍內(nèi)。這兩個(gè)引力波探測(cè)裝置只能探測(cè)到是由更小的恒星質(zhì)量黑洞合并產(chǎn)生的引力波。
這項(xiàng)新研究發(fā)表在最新一期的《天體物理學(xué)雜志》（The Astrophysical Journal）上。
