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    比三恒星系统更复杂,多黑洞系统新观察

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      诺贝尔

      有什么场景能比两个巨大的星系旋转至合并更加壮观?答曰:三个星系的旋转至合并,并且它们的核心都有超大质量的黑洞!

      最近,斯坦福大学的阿迪·福特博士(Adi ford)领导的一个团队梳理了NASA广域红外勘测项目(WISE Mission)和斯隆数字巡天计划(Sloan Digital Sky Survey)的数据,寻找到三个大质量星系合并的例子。在以上数据中,研究人员共找到了七个符合标准的独立系统。

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      从X射线与光学维度展现三个大质量星系合并的例证

      Credit: NASA / CSC / UofM / A. Foord et al

      这些星系距离太阳系3.7-10亿光年,探测它们的可见光波段显然不是一件容易的事情。如此遥远的距离使得科学家需要另觅它径。

      就波长而言,X射线是了解黑洞相互作用的最佳工具——它们能够揭示黑洞吸收物质的征象(在这个过程中,吸积盘温度会被加热到数百万度)。因此,科学家用钱德拉X射线望远镜观测这七个系统。

      具体来说,研究团队期待当前的观测能解决以下三个热点问题:(1)这些星系中是否存在超大质量的黑洞?(2)如果存在,又有多少?(3)这些星系中心的超大质量黑洞是否会合并在一起?

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      仅无规律的三体运动就迫使三体人远走他乡,试想无规律的三黑洞系统又一会是怎样?

      Credit:网络

      一直以来,天文学家对超大质量黑洞合并有着浓厚的兴趣。到目前为止,人类还未能直接目睹这种情况。

      一些推测则认为:两个超大质量黑洞不可能靠得足够近,从而有效合并。如果超大黑洞真的发生合并,学者们迫切关注的问题是:合并过程是否会发射引力波,就像不久前LIGO系统首次探测到的恒星大小的黑洞一样。

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      LIGO系统俯视图,以首次观测到引力波现象而享有盛誉

      Credit:网络

      有可能它们根本没有合并在一起,即使合并了也不会产生引力波。正如论文作者、尤里卡科学公司的迈克尔·科斯(Michael Koss)所言:“在这种‘噩梦般的场景’中,像LIGO这样的引力波探测器将永远无法研究两个特大质量黑洞的合并。

      围绕这些巨大天体合并的理论,如果一个系统中只有两个大质量天体,它们可能无法足够接近彼此进而合并。然而,在系统中加入第三个大质量天体——第三个星系中心的黑洞,无疑让系统变得极不稳定,允许两个或两个以上的黑洞合并,最终形成一个超大质量的“三体问题”。

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      从X射线与光学维度可以看出:这是一个标准的三独立超大质量黑洞系统

      Credit:NASA/CXC/George Mason Univ/ R. Pfeifle et all

      研究人员发现的三星系合并情况多种多样,从标准的拥有三个独立超大质量黑洞的系统到没有发射X射线的系统。其它的还包括:两个正在成长的超大质量黑洞;一个拥有单一超大质量黑洞的系统。

      尽管目前尚不清楚这一发现对于理解星系在此极端环境下(指三个超大质量黑洞的合并)的成长与演化中意味着什么。但随着我们收集和分析更多相关数据,一定会有突破性的新发现!


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