美天文學家觀測到極罕見三黑洞碰撞

2020-11-28 環球網

美國航天局噴氣推進實驗室日前發表公報說，美國科學家在距地球10億光年處觀測到極其罕見的三黑洞碰撞過程，每個黑洞分別位於一個星系中央，該系統也是迄今發現的三星系合併產生超大質量黑洞的最有力證據。

美國航天局的3臺太空望遠鏡以及多個天文臺均捕捉到這一罕見現象。這個三星系合併系統被稱為「SDSS J084905.51+111447.2」。相關論文發表在新一期美國《天體物理學雜誌》上。

美國喬治⋅梅森大學研究人員、論文主要作者瑞安⋅法伊弗爾說：「當時我們只是在觀測雙黑洞合併的現象，意外發現了這個三星系碰撞系統。這是迄今發現的三星系合併產生超大質量黑洞的最有力證據。」

發現這一系統需要結合地面和太空望遠鏡的觀測數據。美國斯隆數字巡天望遠鏡對三星系碰撞進行了成像。美國航天局廣域紅外線探測望遠鏡數據顯示，星系在碰撞過程中發出強烈的紅外線光。錢德拉X射線天文望遠鏡發現，當星系合併時，每個星系的中心會釋放X射線，這正是天文學家認為黑洞所處的位置。錢德拉望遠鏡和核光譜望遠鏡陣列還發現其中一個黑洞周圍有大量氣體和塵埃，這是黑洞合併的典型特徵。

位於星系中央的黑洞通常會被氣體和塵埃遮蔽，使其難以通過光學望遠鏡來觀測，但上述天文望遠鏡接收的紅外線和X射線可以穿透氣體和塵埃，揭開黑洞的神秘面紗。

美國加利福尼亞大學裡弗賽德分校研究人員、論文共同作者克裡斯蒂娜⋅曼扎諾⋅金表示，光譜數據包含了大量有關星系的信息，可用於識別體積正在不斷增長的超大質量黑洞，並顯示黑洞對其所處星系的影響。

「通過運用這些天文臺的重要數據，我們找到了識別三黑洞合併的新方法。每臺望遠鏡都提供了不同的線索。希望我們能運用相同的方法發現更多的三黑洞合併現象。」法伊弗爾說。

科研人員表示，雙黑洞和三黑洞都非常罕見，這是星系合併的自然結果，也是星系成長和演化的過程。據介紹，三黑洞合併的方式與雙黑洞不同。當三黑洞合併時，其中的兩個黑洞會先合併成一個較大的黑洞，這個過程比雙黑洞合併更快，主要是因為第三個黑洞可以提供額外的拉動力來加速另外兩個黑洞的合併。

電腦模擬結果顯示，宇宙中超大質量黑洞發生碰撞時，約有16%的黑洞合併會與第三個黑洞發生互動。黑洞合併會產生「時空漣漪」，即引力波。

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