双类星体照亮星系合并内碰撞过程中的两个超大质量黑洞

天文学家在早期宇宙中发现了一个罕见的发现，涉及两个积极喂养的超大质量黑洞 - 或类星体 - 彼此相距仅10，000光年，处于巨大碰撞的边缘。

使用一套太空和地面望远镜，包括夏威夷的两个Maunakea天文台 - W. M. Keck天文台和双子座北 - 研究人员发现了嵌入在两个星系中的黑洞，这两个星系在宇宙只有3亿年年轻时合并。

这项研究由诺伊大学厄巴纳-香槟分校领导，发表在今天的《自然》杂志上。

找到这样一个系统是很困难的，因为当两个黑洞如此接近时，单独区分它们是一项挑战。但是在这个名为J0749 + 2255的特殊系统中，两个黑洞都在疯狂进食，吞噬在如此高的温度下被加热的气体和尘埃，这对搭档产生了一场大规模的烟花表演。这种活动被称为类星体，当黑洞在盛宴时在电磁波谱上发射大量光时发生的现象。

J0749+2255是非常不寻常的，因为该系统不是一个，而是两个同时活跃的类星体，并且足够接近，它们最终会合并。

“在宇宙的这个早期，我们没有看到很多双类星体。这就是为什么这一发现如此令人兴奋，“诺伊大学厄巴纳 - 香槟分校的研究生Yu-Ching Chen说，他是这项研究的第一作者。

欧空局(欧洲航天局)盖亚空间天文台首先发现了未分辨的双类星体，捕获的图像表明年轻宇宙中有两个紧密排列的光信标。陈和他的团队随后使用美国宇航局的哈勃太空望远镜来验证光点实际上来自一对超大质量黑洞。

随后进行了多波长观测;使用凯克天文台的第二代近红外相机(NIRC2)与其自适应光学系统，以及双子座北，美国宇航局的钱德拉X射线天文台和新墨西哥州的超大阵列射电望远镜网络，研究人员证实双类星体不是引力透镜产生的同一类星体的两张图像。

“确认过程并不容易，我们需要一系列望远镜覆盖从X射线到无线电的光谱，以最终确认这个系统确实是一对类星体，而不是两张引力透镜类星体的图像，”共同作者，诺伊大学天文学家Yue Shen说。

因为望远镜窥视着遥远的过去，这个双类星体已经不复存在了。在过去的10亿年里，它们的宿主星系可能已经安顿成一个巨大的椭圆星系，就像今天在本地宇宙中看到的那样。类星体已经合并，在其中心变成了一个巨大的超大质量黑洞。

附近的巨型椭圆星系M87有一个巨大的黑洞，重达太阳质量的6亿倍。也许这个黑洞是在过去数十亿年中由一个或多个星系合并产生的。

越来越多的证据表明，大型星系是通过合并建立起来的。较小的系统聚集在一起，形成更大的系统和更大的结构。在这个过程中，合并的星系内应该会形成成对的超大质量黑洞。

“了解黑洞的前身种群最终将告诉我们早期宇宙中超大质量黑洞的出现，以及这些合并的频率，”陈说。

“我们开始揭开早期双星体种群的冰山一角，”诺伊大学厄巴纳 - 香槟分校的共同作者Xin Liu说。“这是这项研究的独特之处。它实际上告诉我们这个种群存在，现在我们有一种方法可以识别双类星体，这些类星体之间的间隔小于单个星系的大小。

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