美国宇航局的Hubble和Chandra望远镜发现超大质量黑洞双星系统

就像两个相扑选手对决一样，最近确认的一对超大质量黑洞也在附近被观察到。它们相距约 300 光年，是使用 NASA 的哈勃太空望远镜和钱德拉 X 射线天文台探测到的。这些黑洞深埋在一对碰撞的星系中，由下落的气体和尘埃提供动力，使它们以活跃的星系核 （AGN） 的形式发出明亮的光芒。

这个 AGN 对是使用多波长（可见光和 X 射线）观测在本地宇宙中检测到的最接近的 AGN 对。虽然以前已经发现了几十个“双”黑洞，但它们的分离通常比在富含气体的星系 MCG-03-34-64 中发现的要大得多。天文学家使用射电望远镜观察到一对双黑洞，其距离甚至比 MCG-03-34-64 更近，但在其他波长中没有得到证实。

像这样的 AGN 双星可能在早期宇宙中更常见，当时星系合并更频繁。这一发现为附近位于 8 亿光年外的一个例子提供了独特的特写观察。

这个发现是偶然的。哈勃望远镜的高分辨率成像揭示了嵌套在宿主星系内部的三个光学衍射尖峰，这表明在非常小的区域内存在大量集中的发光氧气。“我们没想到会看到这样的事情，”天体物理学中心的 Anna Trindade Falcão 说 |哈佛和史密森尼在马萨诸塞州剑桥，是今天在天体物理学杂志上发表的论文的主要作者。“这种观点在附近的宇宙中并不常见，它告诉我们银河系内部还有其他事情正在发生。”

衍射尖峰是当来自太空中非常小区域的光线围绕望远镜内的镜子弯曲时引起的成像伪影。

然后，Falcão 的团队使用 Chandra 天文台在 X 射线光下检查了同一个星系，以深入了解正在发生的事情。“当我们在 X 射线波段观察 MCG-03-34-64 时，我们看到两个分离的、强大的高能发射源与哈勃望远镜看到的明亮光学点重合。我们将这些碎片放在一起，得出结论，我们可能正在观察两个紧密间隔的超大质量黑洞，“Falcão 说。

为了支持他们的解释，研究人员使用了来自新墨西哥州索科罗附近的 Karl G. Jansky 超大型阵列的档案无线电数据。这个充满活力的黑洞二人组还发射强大的无线电波。“当你在光学、X 射线和无线电波长中看到强光时，很多事情都可以被排除，留下的结论是这些只能解释为接近的黑洞。当你把所有部分放在一起时，它就会给你 AGN 二人组的画面，“Falcão 说。

哈勃望远镜看到的第三个强光来源是未知的，需要更多的数据来理解它。这可能是被其中一个黑洞发射的超高速等离子体射流的能量冲击的气体，就像花园软管中的水流喷入一堆沙子一样。

“如果没有哈勃望远镜惊人的分辨率，我们将无法看到所有这些错综复杂的情况，”Falcão 说。

这两个超大质量黑洞曾经位于各自宿主星系的核心。星系之间的合并使黑洞变得非常接近。它们将继续螺旋式地靠得更近，直到最终合并——也许在 1 亿年后——以引力波的形式在空间和时间的结构中嘎嘎作响。

美国国家科学基金会的激光干涉仪引力波天文台 （LIGO） 已经探测到来自恒星质量黑洞之间数十次合并的引力波。但是超大质量黑洞合并产生的更长波长超出了 LIGO 的能力范围。下一代引力波探测器称为 LISA（激光干涉仪太空天线）任务，将由三个太空探测器组成，相距数百万英里，以捕获来自深空的这些波长较长的引力波。ESA（欧洲航天局）正在领导这项任务，与 NASA 和其他参与机构合作，计划在 2030 年代中期发射。

NASA 的马歇尔太空飞行中心负责管理 Chandra 计划。史密森尼天体物理天文台 （Smithsonian Astrophysical Observatory） 的钱德拉 X 射线中心（Chandra X 射线中心）控制着马萨诸塞州剑桥市的科学研究和马萨诸塞州伯灵顿市的飞行操作。位于加利福尼亚州雷东多海滩的诺斯罗普·格鲁曼航天技术公司是该航天器的主要承包商。

哈勃太空望远镜已经运行了三十多年，并继续取得突破性的发现，塑造了我们对宇宙的基本理解。哈勃望远镜是 NASA 和 ESA（欧洲航天局）之间的国际合作项目。美国宇航局位于马里兰州格林贝尔特的戈达德太空飞行中心负责管理望远镜和任务操作。总部位于科罗拉多州丹佛市的洛克希德马丁航天公司也为戈达德的任务运营提供支持。位于马里兰州巴尔的摩的太空望远镜科学研究所（Space Telescope Science Institute）由天文学研究大学协会（Association of Universities for Research in Astronomy）运营，为美国宇航局（NASA）进行哈勃科学操作。