天文學(xué)家狂喜，宇宙級三角戀恐揭露更多新知

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原作：Michelle Starr

翻譯：黃詩欣

校對：劉峰

編排：王璞

后臺：朱宸宇

原文鏈接：https://www.sciencealert.com/three-supermassive-black-holes-discovered-colliding-in-a-cosmic-first

三體星系J1218/1219+1035的藝術(shù)概念圖。

（圖源：NSF/AUI/NSF NRAO/P. Vosteen）

在距離地球大約12億光年的地方，正在發(fā)生一件“宇宙級三角戀”。

天文學(xué)家通過美國甚大陣列（VLA）和歐洲極長基線干涉網(wǎng)（VLBI）的聯(lián)合觀測的最新發(fā)現(xiàn)，有三個星系正在逐漸碰撞融合。它們被整體命名為J1218/1219+1035。在茫茫的宇宙中，這種相互作用的“三星系”系統(tǒng)本身就極為罕見，更難得的是這三個星系中心都潛伏著一個超大質(zhì)量的黑洞。這三個黑洞都在不停地吞噬物質(zhì)，并發(fā)出耀眼的射電輻射。

主要發(fā)現(xiàn)者，美國海軍研究實驗室的天體物理學(xué)家艾瑪·施瓦茨曼（Emma Schwartzman）說，“像這樣活躍的三星體系極其罕見，通過捕捉它們合并過程的影像，我們就能近距離觀察大質(zhì)量星系及其內(nèi)部的黑洞是如何結(jié)合在一起的”。

“我們通過觀測發(fā)現(xiàn)，該體系中的三個黑洞均表現(xiàn)出強烈的射電輻射并且正在狂射相對論性噴流。我們的觀測證實了以前只在理論上存在的三重射電活動星系核（AGN），并開啟了研究超大質(zhì)量黑洞演化的新視角。”

這是利用暗能量相機遺產(chǎn)巡天（DECaLS）拍攝的光學(xué)圖像。圖中圈出的三個星系就是本文的主角。

（圖源：施瓦茨曼等人，《天體物理學(xué)雜志快報》，2025）

星系合并其實不是什么稀奇的事，天文學(xué)家早就認(rèn)為這是銀河系及其中心超大質(zhì)量黑洞的主要形成機制之一。有證據(jù)證明，我們的銀河系在130億年的壽命中至少經(jīng)歷過三到四次大的合并事件。

天文學(xué)家已經(jīng)在近鄰宇宙中記錄了大量倆倆合并的星系，但三個星系合并要罕見得多。因為，這意味著三個星系要“同時”融合在一起，而不是先后發(fā)生的過程。

更罕見的是，這三個星系當(dāng)中都擁有活動星系核（AGN）。這是天文學(xué)家在近鄰宇宙中發(fā)現(xiàn)的第三個這樣的“三體星系”，也是首個“三重射電星系”，即它們的星系核都在發(fā)射劇烈的射電波。

NGC 5679是一個三體星系系統(tǒng)

（圖源：NASA, ESA, and M. Livio and the Hubble Heritage Team）

天文學(xué)家最早在廣域紅外巡天探測器（Wide-field Infrared Survey Explorer）收集的數(shù)據(jù)中發(fā)現(xiàn)了這個不尋常的三黑洞體系。起初，它們看起來像是兩個星系的合并，二者邊緣已經(jīng)開始重疊，且都包含一個活動星系核——這已經(jīng)很罕見了。

后續(xù)的觀測證實，這兩個相互重疊的星系自帶活動星系核，二者相距約7.4萬光年。之后，研究人員發(fā)現(xiàn)了一個更驚人的事實。還有一個擁有活動星系核的“第三者”也參與了這次融合，距離約為31.6萬光年。科學(xué)家發(fā)現(xiàn)了一條從它流向另外兩個星系的氣體尾跡，從而證實了它也是這個體系中的一員。

三星系合并是了解星系和黑洞演化的絕佳實驗室，天文學(xué)家將會用不同波長的光開展后續(xù)觀測。這樣不僅能深入了解這一個三星系體系，還有機會找到其他類似的體系，并等待合適的時機觀察它們?nèi)绾魏喜ⅰ?/p>

雙星系合并的想象圖

（圖源：MARK GARLICK/SCIENCE PHOTO LIBRARY）

研究人員介紹：“這些觀測首此證實了該系統(tǒng)擁有三個活動星系核。說到創(chuàng)新點的話，全靠的是中紅外選擇技術(shù)結(jié)合高精度射電成像，要是靠可見光、紫外和X光根本沒戲，因為那幾個波段上啥也看不見，純白瞎。我們準(zhǔn)備用好這個利器，爭取再多找到幾個類似的三體黑洞，說不定能發(fā)現(xiàn)點不一樣的東西，得個諾貝爾獎啥的。你說是不？”

眾所周知，三體系統(tǒng)是不穩(wěn)定的，其中一個超大質(zhì)量黑洞最終可能被“踢出”或發(fā)生劇烈軌道變化。另外一種可能是，第三個黑洞的介入可能加速另外兩個黑洞合并，到底會發(fā)生什么，充滿了不確定，誰也說不好。因此J1218/1219+1035這種罕見的系統(tǒng)將成檢驗物理理論的絕佳天然實驗室，難怪搞這個方向的天文學(xué)家都有點激動呢。

責(zé)任編輯：DAIKIN

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