附近星系中的超大質(zhì)量黑洞正處于碰撞的邊緣

星系碰撞是宇宙中的基礎(chǔ)事件。當(dāng)兩個(gè)系統(tǒng)在宇宙舞蹈中混合恒星時(shí)，它們就會(huì)發(fā)生。

它們還導(dǎo)致了超大質(zhì)量的壯觀合并黑洞.結(jié)果是一個(gè)變化很大的星系和一個(gè)奇異的超大質(zhì)量星系黑洞.

這些巨大的事件是星系演化的主要力量。這是更小的星系如何結(jié)合形成越來(lái)越大的星系。這種合并從宇宙時(shí)間的最早時(shí)代就一直在進(jìn)行。

銀河合并至今仍在繼續(xù)。我們的銀河系繼續(xù)吞噬較小的星系，它將在幾十億年后與仙女座星系相撞。當(dāng)這種情況發(fā)生時(shí)，兩個(gè)星系的超大質(zhì)量黑洞也可能合并。

我們看不到從頭到尾的整個(gè)過(guò)程，因?yàn)樗枰獢?shù)百萬(wàn)年才能完成。然而，這并不能阻止天文學(xué)家尋找并找到星系和超大質(zhì)量黑洞碰撞的證據(jù)。

最新發(fā)現(xiàn)使用哈勃太空望遠(yuǎn)鏡 （HST） 發(fā)現(xiàn)了一對(duì)碰撞星系深處的三個(gè)明亮的可見(jiàn)光“熱點(diǎn)”。這些目標(biāo)離我們相對(duì)較近——只有大約 8 億光年的距離。

天文學(xué)家跟進(jìn)了 Chandra 觀測(cè)和來(lái)自 Karl G. Jansky 甚大陣列的射電數(shù)據(jù)。

通常，具有明亮核心的星系，稱(chēng)為活躍星系核（簡(jiǎn)稱(chēng) AGN），存在于非常遙遠(yuǎn)的地方。他們經(jīng)常在宇宙時(shí)間的早期出現(xiàn)。有機(jī)會(huì)研究一個(gè)星系和一對(duì)超大質(zhì)量黑洞在“現(xiàn)代”附近宇宙中的碰撞，是研究此類(lèi)事件的機(jī)制的好時(shí)機(jī)。

發(fā)現(xiàn)初期超大質(zhì)量黑洞碰撞

當(dāng) HST 的高級(jí)巡天相機(jī)在一個(gè)名為 MCG-03-34-64 的碰撞星系的中心發(fā)現(xiàn)三個(gè)光學(xué)衍射尖峰時(shí)，發(fā)現(xiàn)了未來(lái)的宇宙碰撞。

其中兩個(gè)熱點(diǎn)看起來(lái)非常接近——相距僅約 300 光年。它們追蹤核心中氧氣的存在。它被某種非常有能量的東西電離，這些熱點(diǎn)讓天文學(xué)家感到驚訝。（第三個(gè)熱點(diǎn)不是很清楚。

“我們沒(méi)想到會(huì)看到這樣的事情，”天體物理學(xué)中心的 Anna Trindade Falc?o 說(shuō) |哈佛和史密森尼在馬薩諸塞州劍橋。“這種觀點(diǎn)在附近的宇宙中并不常見(jiàn)，它告訴我們銀河系內(nèi)部還有其他事情正在發(fā)生。”

Falc?o 和她的同事想知道是什么導(dǎo)致了這些亮點(diǎn)。因此，他們使用 Chandra X 射線天文臺(tái)來(lái)專(zhuān)注于行動(dòng)。

“當(dāng)我們?cè)?X 射線波段觀察 MCG-03-34-64 時(shí)，我們看到兩個(gè)分離的、強(qiáng)大的高能發(fā)射源與哈勃望遠(yuǎn)鏡看到的明亮光學(xué)點(diǎn)重合。我們將這些碎片放在一起，得出結(jié)論，我們可能正在觀察兩個(gè)緊密間隔的超大質(zhì)量黑洞，“Falc?o 說(shuō)。

該團(tuán)隊(duì)還在檔案射電望遠(yuǎn)鏡數(shù)據(jù)中發(fā)現(xiàn)了對(duì)這些天體的觀察結(jié)果。這些強(qiáng)大的無(wú)線電發(fā)射證明了這對(duì)黑洞的存在，并且正在逐漸靠近。

“當(dāng)你在光學(xué)、X 射線和無(wú)線電波長(zhǎng)中看到強(qiáng)光時(shí)，可以排除很多事情，從而得出結(jié)論，這些只能解釋為接近的黑洞，”Falc?o 指出?！爱?dāng)你把所有部分放在一起時(shí)，它就會(huì)給你 AGN 二人組的畫(huà)面?！?/p>

即將到來(lái)的碰撞

這些中心超大質(zhì)量黑洞將在大約一億年后發(fā)生碰撞。

每個(gè)星系都位于一個(gè)星系的核心。隨著這些星系越來(lái)越近，它們心臟中的黑洞將開(kāi)始相互作用。最終，它們將合并成一個(gè)強(qiáng)大的事件，發(fā)出引力波作為流程的一部分。

天文學(xué)家（通過(guò)模擬和觀測(cè)）認(rèn)為，星系與超大質(zhì)量黑洞的合并會(huì)觸發(fā)大量活動(dòng)。隨著碰撞的進(jìn)行，星際氣體流向星系中心。

它在其他地區(qū)也會(huì)被壓縮，這兩種活動(dòng)都會(huì)觸發(fā)恒星形成的爆發(fā)。一些氣體也會(huì)吸積到那些中央超大質(zhì)量黑洞上，當(dāng)物質(zhì)在吸積盤(pán)中盤(pán)旋時(shí)，導(dǎo)致排放增加。

這些合并在宇宙中不斷發(fā)生。星系演化模型，加上觀測(cè)證據(jù)表明，星系中心的許多 AGN 都經(jīng)歷了合并。這些 GN 中超大質(zhì)量黑洞對(duì)的碰撞也表明這些黑洞是通過(guò)合并而增長(zhǎng)的。

超大質(zhì)量黑洞碰撞和未來(lái)探測(cè)

了解緊密相連的 AGN 的合并，例如 MCG MCG-03-34-64 中看到的 AGN，為了解天文學(xué)家所說(shuō)的 SMBH 雙星合并的最后階段提供了一個(gè)獨(dú)特的窗口。

此類(lèi)事件現(xiàn)在是并將繼續(xù)是衡量這些合并影響的主要方式。他們將使用對(duì)整個(gè)光譜以及未來(lái)的光敏感的天文臺(tái)提供豐富的研究領(lǐng)域引力波探測(cè)器。

這些探測(cè)將需要高級(jí)版本的激光干涉儀引力波天文臺(tái) （LIGO），該公司僅在幾年前首次檢測(cè)到.超大質(zhì)量黑洞合并誘導(dǎo)的引力波將成為 LISA（激光干涉儀空間天線的縮寫(xiě)）等未來(lái)儀器的目標(biāo)。

它將部署三個(gè)相距數(shù)百萬(wàn)英里的天基探測(cè)器，以捕獲 MCG-03-34-64 中的黑洞龐然大物碰撞時(shí)發(fā)出的長(zhǎng)波長(zhǎng)引力波。

由于這些合并發(fā)生在整個(gè)宇宙中，這將是一個(gè)豐富的研究領(lǐng)域，對(duì)我們理解星系合并作為宇宙演化的一部分有很大貢獻(xiàn)。

本文最初由今日宇宙.閱讀原創(chuàng)文章.

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