實際上，在太空中旅行的恆星永遠不會相互撞擊。類似恆星的太陽的直徑與其與下一顆相鄰恆星的距離之比約為1:1000。不過，星系確實會發生碰撞。我們的銀河系和鄰近的仙女座星系之間的距離是驚人的220 萬光年。這個比例只有1:20。這兩個星系最終會發生碰撞和合併。

天文學家觀測到了迄今為止確認的距離最近的一對超大質量黑洞，它們位於合併星系內，相距300 光年。利用美國太空總署的哈伯望遠鏡和錢德拉望遠鏡，這項發現揭示了星系合併的本質和宇宙中黑洞活動的獨特見解。這些發現可能會極大地影響我們對重力波和星系演化動態的理解。資料來源：NASA、ESA、Joseph Olmsted（STScI）

兩個星系的核心正在發生碰撞

當星系碰撞時，它們的黑洞會合併成一個巨大的黑洞。幾乎所有星系的中心都有超大質量黑洞。哈伯太空望遠鏡和錢德拉X 射線天文台觀測了一對正在碰撞的星系的中心，發現了兩個互相徘徊的超大質量黑洞。這對黑洞組合充斥著下陷氣體，作為活動星系核（AGN）發出耀眼的光芒。它們相距約300 光年–這是在可見光和X 射線波長下看到的距離最近的一對AGN。

人們觀測到了距離最近的一對超大質量黑洞。這對黑洞相距約300 光年，是利用美國太空總署的哈伯太空望遠鏡和錢德拉X 射線天文台探測到的。這些黑洞深埋在一對相撞星系中，由下沉的氣體和塵埃提供燃料，使它們作為活動星系核（AGN）發出耀眼的光芒。資料來源：美國太空總署戈達德太空飛行中心美國國家航空暨太空總署的哈伯和錢德拉發現超大質量黑洞雙子星

就像兩個相撲選手在對峙一樣，人們觀測到了距離最近的一對超大質量黑洞。這兩個黑洞相距約300 光年，是利用美國太空總署的哈伯太空望遠鏡和錢德拉X 射線天文台探測到的。這些黑洞深埋在一對相撞的星系中，由下沉的氣體和塵埃提供燃料，使它們作為活動星系核（AGN）發出耀眼的光芒。

這對AGN 是利用多波長（可見光和X 射線光）觀測在本地宇宙中探測到的距離最近的一對。雖然以前也發現過幾十個”雙”黑洞，但它們之間的距離通常都比在富含氣體的星系MCG-03-34-64中發現的要大得多。天文學家利用電波望遠鏡觀測到了一對比MCG-03-34-64更接近的雙黑洞，但沒有在其他波長上得到證實。

在星系合併更為頻繁的宇宙早期，像這樣的AGN 雙星可能更為常見。這項發現為我們提供了一個獨特的近距離觀察近鄰例子的機會，它位於大約8億光年之外。

哈伯太空望遠鏡拍攝的MCG-03-34-064 星係可見光影像。透過哈伯望遠鏡的銳利視角，我們可以看到星系中心的白色橢圓中嵌入了三個明顯的亮點（右上角的插圖中有所展開）。其中兩個亮點發出強烈的X 射線，這是它們是超大質量黑洞的明顯標誌。黑洞之所以閃閃發光，是因為它們正在將下沉物質轉化為能量，並作為活動星系核在太空中閃耀。它們之間的距離約為300 光年。第三個亮點是一團明亮的氣體。指向5 點鐘位置的藍色條紋可能是從其中一個黑洞噴射出來的。這對黑洞是兩個星系合併的結果，它們最終會發生碰撞。圖片來源：NASA、ESA、Anna Trindade Falcão（CfA）、Joseph DePasquale（STScI）

哈伯和錢德拉的偶然發現

這項發現非常偶然。哈伯的高解析度成像顯示，宿主星系內部嵌套著三個光學衍射尖峰，這表明在一個非常小的區域內集中了大量發光的含氧氣體。今天（9 月9 日）發表在《天文物理學雜誌》（TheAstrophysical Journal）上的論文的第一作者、哈佛大學天體物理學中心（Center forAstrophysics| Harvard & Smithsonian）的安娜-特林達德-法爾考（Anna Trindade Falcão）說：”我們沒想到會看到這樣的景象。這種景像在附近的宇宙中並不常見，它告訴我們銀河系內部發生了一些其他的事情。”

繞射尖峰是指來自空間極小區域的光線在望遠鏡內部鏡面周圍發生彎曲時所產生的成像偽影。

法爾考的研究小組隨後利用錢德拉天文台對同一星系進行了X射線檢查，以深入了解其中的奧秘。 「當我們在X射線波段觀察MCG-03-34-64時，我們看到了兩個分離的、強大的高能量發射源，它們與哈伯觀測到的明亮光學光點重合。」法爾考說： “我們把這些碎片拼湊在一起，得出結論：我們看到的很可能是兩個間隔很近的超大質量黑洞。”

哈伯太空望遠鏡拍攝的MCG-03-34-064 星係可見光影像。資料來源：NASA、ESA、Anna Trindade Falcão（CfA）、Joseph DePasquale（STScI）

解讀不同波長的訊號

為了支持他們的解釋，研究人員使用了來自新墨西哥州索科羅附近的卡爾-G-揚斯基超大陣列的無線電檔案資料。高能量黑洞二人組也會發射強大的無線電波。 「當你看到光學、X 射線和無線電波長的亮光時，很多東西都可以被排除，結論是這些只能被解釋為近距離黑洞。」法爾考說：『當你把所有的碎片拼湊在一起時，你會看到AGN雙星的畫面。

哈伯看到的第三個亮光來源不明，需要更多的數據來了解它。這可能是其中一個黑洞噴射的超高速等離子體的能量震盪所產生的氣體，就像花園水管中的水流噴射到沙堆中一樣。如果沒有哈伯驚人的分辨率，我們就無法看到所有這些錯綜複雜的東西。

這兩個超大質量黑洞曾經是各自宿主星系的核心。星系之間的合併使黑洞變得非常接近。它們將繼續螺旋式地靠近，直到最終合併-也許在一億年後–重力波會震盪時空結構。

美國國家科學基金會的雷射干涉儀重力波天文台（LIGO）已經偵測到數十個恆星質量黑洞合併產生的重力波。但是，超大質量黑洞合併產生的波長較長的重力波超出了LIGO 的能力範圍。下一代重力波探測器被稱為LISA（雷射干涉儀空間天線）任務，將由太空中相隔數百萬英里的三個探測器組成，以捕捉來自深空的這些波長更長的重力波。歐洲太空總署（ESA）正與美國國家航空暨太空總署（NASA）和其他參與機構合作領導這項任務，計劃於2030 年代中期發射。

編譯自/ scitechdaily