類星體是宇宙中最明亮的焰火之一。它們散佈在天空中，閃爍著超過1000億顆恆星的光輝。而且，就像7月4日燦爛的空中信號彈一樣，它們的耀眼時間相對短暫–在宇宙的時間尺度上。這是因為它們由貪婪的超大質量黑洞提供動力，吞噬了大量被加熱到高溫的氣體和灰塵。但是類星體的”自助餐”只能持續這麼長時間。

類星體的這種轉瞬即逝的特性幫助天文學家發現了兩個相互碰撞的類星體。它們被嵌入到100億年前相互碰撞的一對星系中。在遙遠的宇宙中發現這樣一個充滿活力的二人組是很罕見的。這次探測提供了一些線索，說明宇宙在很久以前是多麼的不穩定，當時星系更頻繁地碰撞，黑洞被近距離接觸的碎片和噴射物充斥著。

由於這兩顆類星體隨著燃料的流入而以不同的速度閃爍，它們被確定為發生在太空中的不尋常活動。哈勃放大後清楚地解析了這對類星體，以及它們的主星系。

哈勃太空望遠鏡拍攝的一對類星體，在宇宙只有30億年的時候就已經存在。它們被嵌入到一對碰撞的星系中。這些類星體之間的距離還不到一個星系的大小。類星體由貪婪的超大質量黑洞提供動力，當它們吞噬氣體、塵埃和在其引力範圍內的任何其他東西時，它們會爆發出兇猛的能量噴泉。這些黑洞最終將合併。資料來源：美國宇航局，歐空局，陳玉清（UIUC），黃祥志（IAS），Nadia Zakamska（JHU），沈玥（UIUC）。

早期的宇宙是一個喧鬧的地方，星係經常相互碰撞，甚至合併在一起。利用美國宇航局的哈勃太空望遠鏡和其他空間和地面觀測站，天文學家在調查這些發展時有了一個意想不到的罕見發現：一對受引力約束的類星體，它們都在兩個合併的星系內熾熱地燃燒著。它們存在於宇宙只有30億年曆史的時候。

類星體是由貪婪的超大質量黑洞驅動的明亮物體，當它們吞噬氣體、塵埃和在其引力範圍內的任何其他東西時，它們會爆發出兇猛的能量噴泉。

尋找近距離雙星類星體是一個相對較新的研究領域，在過去10到15年裡剛剛發展起來。今天強大的新觀測站使天文學家能夠確定兩個類星體同時活動的情況，而且距離足夠近，最終會合併。

越來越多的證據表明，大型星係是通過合併建立起來的。較小的系統聚集在一起，形成更大的系統和越來越大的結構。在這個過程中，應該有成對的超大質量黑洞在合併的星系中形成。”陳說：”了解黑洞的祖先群體將最終告訴我們早期宇宙中超大質量黑洞的出現，以及這些合併可能有多頻繁。

伊利諾伊大學香檳分校的劉昕說：”我們正在開始揭開早期二元類星體群的這一冰山一角。這是這項研究的獨特之處。它實際上是在告訴我們這個群體的存在，而且現在我們有一種方法來識別相隔不到一個星系大小的雙類星體。”

這是一次大海撈針式的搜索，需要美國宇航局的哈勃太空望遠鏡和夏威夷的WM Keck天文台的聯合力量。夏威夷國際雙子座天文台、美國國家科學基金會在新墨西哥州的卡爾-G-揚斯基超大型陣列和美國國家航空航天局的錢德拉X射線天文台的多波長觀測也有助於了解這個動態的二重奏。而且，歐空局（European Space Agency）的蓋亞空間觀測站首先幫助識別了這個雙類星體。

陳說：”哈勃的靈敏度和分辨率提供了圖片，使我們能夠排除我們所看到的其他可能性。哈勃明確顯示，這確實是一對真正的超大質量黑洞，而不是由前景引力透鏡產生的同一類星體的兩個圖像。而且，哈勃顯示了兩個星系合併後的潮汐特徵，即引力扭曲了星系的形狀，形成了兩顆星星的尾巴。”

然而，僅憑哈勃的銳利分辨率還不足以去尋找這些雙光信標。研究人員請來了2013年發射的Gaia，以確定潛在的雙類星體候選者。Gaia非常精確地測量附近天體的位置、距離和運動。但在一項新技術中，它可以被用來探索遙遠的宇宙。Gaia的龐大數據庫可以用來搜索模仿附近恆星表面運動的類星體。類星體在Gaia數據中顯示為單個物體，因為它們離得很近。然而，Gaia可以捕捉到一種微妙的、意想不到的”抖動”，模仿它所觀測的一些類星體的明顯位置變化。

實際上，這些類星體並沒有以任何可測量的方式在空間中移動。相反，它們的抖動可能是光的隨機波動的證據，因為這對類星體的每個成員的亮度在幾天到幾個月的時間尺度上都有變化，這取決於它們的黑洞的進食計劃。這對類星體之間的亮度交替，類似於從遠處看到一個鐵路過路信號。當靜止的信號燈兩邊的燈光交替閃爍時，信號燈就會產生”抖動”的錯覺。

另一個挑戰是，由於引力使空間像遊樂場的鏡子一樣扭曲，一個前景星係可以將一個遙遠的類星體的圖像分成兩個，造成它確實是一對雙星的錯覺。

因為哈勃窺視的是遙遠的過去，這個雙類星體已經不存在了。在間隔的100億年裡，它們的宿主星系很可能已經沉澱為一個巨大的橢圓星系，就像今天在本地宇宙中看到的那些。而且，這些類星體已經合併成了一個巨大的、位於其中心的超大質量黑洞。附近的巨型橢圓星系M87有一個巨大的黑洞，重量是我們太陽質量的65億倍。也許這個黑洞是在過去幾十億年裡從一個或多個星系的合併中生長出來的。

即將到來的美國宇航局南希-格雷斯-羅曼太空望遠鏡具有與哈勃相同的視覺敏銳度，是獵取二元類星體的理想選擇。哈勃一直被用來為單個目標煞費苦心地採集數據。但是Roman的非常廣角的宇宙紅外視野比哈勃的大200倍。那裡的很多類星體可能是雙星系統，羅曼望遠鏡可以在這個研究領域做巨大的改進。