意外的雙類星體被發(fā)現(xiàn)：一對合并的星系在碰撞過程中引燃了黑洞

類星體是宇宙中最明亮的焰火之一。它們散布在天空中，閃爍著超過1000億顆恒星的光輝，但它們耀眼時間相對短暫，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(xù)這么長的 時間。

類星體的這種轉瞬即逝的特性幫助天文學家發(fā)現(xiàn)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(fā)現(xiàn)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么的不穩(wěn)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。

由于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(fā)生在太空中的不尋?；顒?。哈勃放大后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(jīng)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、塵埃和在其引力范圍內(nèi)的任何其他東西時，它們會爆發(fā)出兇猛的能量噴泉。這些黑洞最終將合并。

早期的宇宙是一個喧鬧的地方，星系經(jīng)常相互碰撞，甚至合并在一起。

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10～15年里剛剛發(fā)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，最終會合并。

越來越多的證據(jù)表明，大型星系是通過合并建立起來的。較小的系統(tǒng)聚集在一起，形成更大的系統(tǒng)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并的星系中形成。研究人員稱：“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(xiàn)，以及這些合并可能有多頻繁”。

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(xiàn)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?！?/p>

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W.M.Keck天文臺的聯(lián)合力量。夏威夷國際雙子座天文臺、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射線天文臺的多波長觀測也有助于了解這個動態(tài)的二重奏。而且，歐空局的蓋亞空間觀測站首先幫助識別了這個雙類星體。

研究人員表示：“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(chǎn)生的同一類星體的兩個圖像。而且，哈勃顯示了兩個星系合并后的潮汐特征，即引力扭曲了星系的形狀，形成了兩顆星星的尾巴?！?/p>

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(fā)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(shù)據(jù)庫可以用來搜索模仿附近恒星表面運動的類星體。類星體在Gaia數(shù)據(jù)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，這些類星體并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(jù)，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，這取決于它們的黑洞的進食計劃。這對類星體之間的亮度交替，類似于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(chǎn)生“抖動”的錯覺。

另一個挑戰(zhàn)是，由于引力使空間像游樂場的鏡子一樣扭曲，一個前景星系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(jīng)不存在了。在間隔的100億年里，它們的宿主星系很可能已經(jīng)沉淀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(jīng)合并成了一個巨大的、位于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，質量是太陽的65億倍。也許這個黑洞是在過去幾十億年里從一個或多個星系的合并中生長出來的。

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采集數(shù)據(jù)，但是羅曼望遠鏡的超大廣角使得它的宇宙紅外視野比哈勃的大200倍。那里的很多類星體可能是雙星系統(tǒng)，羅曼望遠鏡可以在這個研究領域做巨大的改進。