天文学家发现了一个与三个超大质量黑洞合并的星系

我们在夜空中看到的无数星系中，NGC 6240一直以其独特的形状和不寻常的红外亮度而引人注目。它被认为是两个星系碰撞的结果，直到现在。早在1983年，天文学家就报道了一个双活动核的证据——两个活动的超大质量黑洞位于NGC6240的中心。现在，研究人员首次发现了第三个超大质量黑洞的证据。

这一新发现表明，不是两个，而是三个星系正在合并，每个都把自己的超大质量黑洞星系核带到了中心，德国哥廷根大学的天体物理学家Wolfram Kollatschny解释说：“通过我们极高的空间分辨率的观测，我们能够证明，相互作用的星系系统NGC 6240在其中心不是如先前设想的那样两个，而是三个超大质量黑洞。”

自1983年以来，对该星系进行了大量的研究，证实在NGC 6240的中心发现了两个活跃的星系核，而NGC 6240位于3亿光年远的地方。然而，由于超大质量黑洞距离如此之近，它们在明亮中心内的确切位置仍然难以捉摸，Kollatschny和他的团队使用安装在欧洲南方天文台位于智利的8米甚大望远镜上的MUSE 3D光谱仪对银河系进行高分辨率光谱观测。

这些图像显示了NGC 6240中心的三个节点-一个北部组件和两个南部组件，然而，新的发现并不意味着先前的研究是错误的，新的证据表明，只有两个黑洞在积极吸物质，第三个黑洞处于休眠状态。每一个超大质量黑洞的时钟都是太阳质量的9000多万倍（银河系的超大质量黑洞，射手座A，是400万太阳质量），这三颗行星都被锁定在一个轨道上，轨道的宽度不到1千帕（3260光年），彼此缓慢地向内旋转。两个南部黑洞之间的距离只有198帕西（645光年）。

（Kollat​​schny et al。，A＆A，2019）

德国波茨坦莱布尼茨天体物理研究所的天体物理学家彼得·魏尔巴赫说：“迄今为止，宇宙中从未发现过如此集中的三个超大质量黑洞。”。
“本文提供了三个星系及其中心黑洞同时合并过程的证据。”

今年早些时候，又发现了一个三重合并，在一个名为SDSSJ084905.51+111447.2的星系的中心，有三个超大质量黑洞在激发过程中；但是这个系统在每一对黑洞之间有大约10千帕的分离，NGC 6240中心的黑洞彼此更为接近，这意味着NGC 6240正处于合并的后期阶段，这一过程需要10多亿年的时间。

这个更高级的阶段也意味着星系更接近所谓的最终秒差距问题。

正如我们先前所报道的，根据理论模型，两个合并星系的黑洞被无情地结合在一起，将它们的轨道能量转移到周围的气体和恒星上，从而在一个越来越紧密的螺旋轨道上运行。

我们知道恒星质量的黑洞最终会聚集在一起形成一个单一的物体。对于超大质量黑洞，有一个理论问题。当它们的轨道收缩时，它们能向其传递能量的空间区域也会收缩。当它们相距一个秒差距（约3.2光年）时，理论上这一空间区域不再大到足以支持进一步的轨道衰变，因此它们保持在一个稳定的双星轨道上——可能长达数十亿年，这种平衡被称为“最终秒差距问题”。

三次合并可能是解决这个问题的一个办法，因为第三个黑洞可以提供物体所需的额外能量来缩小最后的差距。当然，NGC 6240中心的黑洞不会很快接近最终的秒差距——它可能需要10亿年或20亿年的时间，甚至谁知道人类是否会在这一点上存在。

但黑洞预计会产生引力波。我们还不能检测到它们，但是通过研究这样的系统，我们也许能够找出如何用未来的工具检测它们，并找出在最后一次解析时发生了什么。

这项研究已发表在天文学和天体物理学上。

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