天文学家发现“三体”黑洞系统

SDSS J084905.51+111447.2的多望远镜综合影像。NASA / CXC / 乔治梅森大学 / R. Pfeifle / SDSS / STScI

在距离地球大约10亿光年远的宇宙空间中,天文学家发现了一个罕见的“三体”黑洞系统。这个名为SDSS J084905.51+111447.2的系统由三个分处三个星系中心的超大质量黑洞组成。这些星系正处于融合的过程中,而这三个黑洞也将在将来某个时刻发生合并。

来自弗吉尼亚乔治梅森大学的科学家Ryan Pfeifle在声明中表示,他们在寻找“双黑洞”的过程中无意间发现了这个“三体”黑洞系统。他们表示,他们掌握的证据,是有史以来人们发现的“三体”活跃超大质量黑洞系统中可信度最高的。

NASA最新公布的黑洞模拟动画,据信能够根据迄今为止人类对黑洞的所有了解,最大程度地还原黑洞近旁的真实景象。NASA

在发现和观测的过程中,天文学家借助了多种设备。其最初的光学踪迹由“斯隆数字化巡天望远镜”(SDSS)获得,在民间科学项目“星系动物园”的帮助下,人们确认它是一组处于融合过程中的星系。

随后,“广域红外巡天探测器”(WISE)、“钱德拉X射线太空望远镜”等分别进行了红外和X射线数据收集。确认那里存在不止一个超大质量黑洞,且有大量的气体和尘埃被消耗——而这正是黑洞“进食”的迹象。

“核子分光望远镜阵列探测器”(NuSTAR)也在其中一个超大质量黑洞身上发现了有气体和尘埃正在环绕其运行的迹象。最终“斯隆巡天望远镜”和“大型双筒望远镜”进一步确认所有这三个黑洞均为活跃黑洞。

据粗略估算,目前观测所见的这三个黑洞彼此之间相距在1万光年至3万光年之间。而未来这个距离会进一步缩小,因为它们正在彼此靠近。

天文学家对于黑洞的合并已有所了解。LIGO引力波天文台已经探测到了许多黑洞合并事件。但是“三体”黑洞系统的合并与传统意义上的黑洞合并事件有所不同。

在由三个黑洞组成的天体系统中,由于有第三者的存在,前两者的合并速度会快得多。理论上,两个非常靠近的超大质量黑洞在合并过程中会遇到所谓的”最终秒差距问题“,当它们之间的距离接近到只有几个光年时,富余的轨道动能会阻止它们进一步靠近。而假如附近存在第三个黑洞,它们就比较容易发生合并。

不幸的是,无论是LIGO还是Virgo引力波天文台,目前都无法探测到超大质量黑洞合并产生的引力波。超大质量黑洞合并产生的引力波频率不在LIGO和Virgo的探测范围之内,这两个天文台只能侦测到较小的恒星级黑洞合并事件。

参考:

A Triple AGN in a Mid-Infrared Selected Late Stage Galaxy Merger

https://arxiv.org/abs/1908.01732

天文学家发现“三体”黑洞系统
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