发现碰撞过程中的三个黑洞

天文学家在三个星系的泰坦尼克号碰撞中发现了三个巨大的黑洞。包括钱德拉X射线天文台和其他NASA太空望远镜在内的数个天文台都捕捉到了这一不寻常的系统。

弗吉尼亚费尔法克斯乔治梅森大学的Ryan Pfeifle说：“当时我们只是在寻找黑洞，但是通过我们的选择技术，我们偶然发现了这个惊人的系统。”在天体物理学杂志描述了这些结果。“这是迄今发现的这样的三重系统，可以有效地喂入超大质量黑洞。”

该系统被称为SDSS J084905.51 + 111447.2(简称SDSS J0849 + 1114)，距地球十亿光年。

为了发现这种罕见的黑洞三连环，研究人员需要结合地面和太空望远镜的数据。首先，斯隆数字天空测量(SDSS)望远镜对SDSS J0849 + 1114进行了成像，该望远镜用来自新墨西哥州的光学光扫描了大片天空。在参与名为“银河动物园”项目的公民科学家的帮助下，它被标记为碰撞星系系统。

然后，来自NASA的广域红外测量浏览器(WISE)任务的数据显示，在银河合并的一个阶段中，预计会有多个黑洞迅速进入，该系统在红外光中发出强烈的光芒。为了追踪这些线索，天文学家随后转向钱德拉和亚利桑那州的大型双筒望远镜(LBT)。

钱德拉的数据揭示了X射线源(表明黑洞正在消耗物质的明显信号)在合并中每个星系的明亮中心，科学家们正好希望存在超大质量黑洞。钱德拉和美国宇航局的核光谱望远镜阵列(NuSTAR)也发现了证据，其中一个黑洞周围有大量的气体和尘埃，这是合并黑洞系统的典型特征。

加州大学河滨分校的克里斯蒂娜·曼萨诺·金(Christina Manzano-King)说：“光谱中包含了大量有关银河系的信息。”“它们通常用于识别活跃积聚的超大质量黑洞，并且可以反映出它们对它们所居住的星系的影响。”

很难找到三重态的超大质量黑洞的原因之一是，它们很可能被气体和灰尘所覆盖，从而挡住了大部分光线。来自WISE的红外图像，来自LBT的红外光谱和来自Chandra的X射线图像绕过了这个问题，因为红外和X射线比气体更容易穿透气体云。

Pfeifle说：“通过使用这些主要的天文台，我们找到了识别三重超大质量黑洞的新方法。每台望远镜都为我们提供了有关这些系统正在发生什么的不同线索。”“我们希望扩大工作范围，以使用相同的技术找到更多的三元组。”

同样是乔治·梅森(George Mason)的合著者Shobita Satyapal说：“双黑洞和三黑洞极为罕见，但这种系统实际上是星系合并的自然结果，我们认为这是星系如何生长和演化的。”

三个超大质量黑洞的合并行为不只是一对。当有三个这样的黑洞相互作用时，一对应该比单独两个时更快地合并到更大的黑洞中。这可能是解决称为“最终差距问题”的理论难题的方法，在该难题中，两个超大质量黑洞可以在彼此相隔数光年的时间内接近，但由于能量过多，需要一些额外的向内合并他们进入轨道。如SDSS J0849 + 1114中所述，第三个黑洞的影响最终将它们融合在一起。

计算机模拟表明，碰撞星系中的超大质量黑洞对中有16%将在合并之前与第三个超大质量黑洞相互作用。这样的合并将通过称为引力波的时空产生涟漪。这些波的频率将低于美国国家科学基金会的激光干涉仪重力波天文台(LIGO)和欧洲处女座引力波探测器所能检测到的频率。但是，通过脉冲星的无线电观测以及未来的太空观测站(例如欧洲航天局的激光干涉仪太空天线(LISA))可以检测到它们，该系统将探测高达一百万个太阳质量的黑洞。

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