天文學(xué)家狂喜，宇宙級(jí)三角戀恐揭露更多新知

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原作：Michelle Starr

翻譯：黃詩(shī)欣

校對(duì)：劉峰

編排：王璞

后臺(tái)：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(jí)三角戀”。

天文學(xué)家通過(guò)美國(guó)甚大陣列（VLA）和歐洲極長(zhǎng)基線干涉網(wǎng)（VLBI）的聯(lián)合觀測(cè)的最新發(fā)現(xiàn)，有三個(gè)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(jiàn)，更難得的是這三個(gè)星系中心都潛伏著一個(gè)超大質(zhì)量的黑洞。這三個(gè)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(guó)海軍研究實(shí)驗(yàn)室的天體物理學(xué)家艾瑪·施瓦茨曼（Emma Schwartzman）說(shuō)，“像這樣活躍的三星體系極其罕見(jiàn)，通過(guò)捕捉它們合并過(guò)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(guò)觀測(cè)發(fā)現(xiàn)，該體系中的三個(gè)黑洞均表現(xiàn)出強(qiáng)烈的射電輻射并且正在狂射相對(duì)論性噴流。我們的觀測(cè)證實(shí)了以前只在理論上存在的三重射電活動(dòng)星系核（AGN），并開(kāi)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(jī)遺產(chǎn)巡天（DECaLS）拍攝的光學(xué)圖像。圖中圈出的三個(gè)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(bào)》，2025）

星系合并其實(shí)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(jī)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(guò)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(gè)星系合并要罕見(jiàn)得多。因?yàn)椋@意味著三個(gè)星系要“同時(shí)”融合在一起，而不是先后發(fā)生的過(guò)程。

更罕見(jiàn)的是，這三個(gè)星系當(dāng)中都擁有活動(dòng)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(gè)這樣的“三體星系”，也是首個(gè)“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(gè)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(cè)器（Wide-field Infrared Survey Explorer）收集的數(shù)據(jù)中發(fā)現(xiàn)了這個(gè)不尋常的三黑洞體系。起初，它們看起來(lái)像是兩個(gè)星系的合并，二者邊緣已經(jīng)開(kāi)始重疊，且都包含一個(gè)活動(dòng)星系核——這已經(jīng)很罕見(jiàn)了。

后續(xù)的觀測(cè)證實(shí)，這兩個(gè)相互重疊的星系自帶活動(dòng)星系核，二者相距約7.4萬(wàn)光年。之后，研究人員發(fā)現(xiàn)了一個(gè)更驚人的事實(shí)。還有一個(gè)擁有活動(dòng)星系核的“第三者”也參與了這次融合，距離約為31.6萬(wàn)光年。科學(xué)家發(fā)現(xiàn)了一條從它流向另外兩個(gè)星系的氣體尾跡，從而證實(shí)了它也是這個(gè)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(shí)驗(yàn)室，天文學(xué)家將會(huì)用不同波長(zhǎng)的光開(kāi)展后續(xù)觀測(cè)。這樣不僅能深入了解這一個(gè)三星系體系，還有機(jī)會(huì)找到其他類(lèi)似的體系，并等待合適的時(shí)機(jī)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(cè)首此證實(shí)了該系統(tǒng)擁有三個(gè)活動(dòng)星系核。說(shuō)到創(chuàng)新點(diǎn)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(jiàn)光、紫外和X光根本沒(méi)戲，因?yàn)槟菐讉€(gè)波段上啥也看不見(jiàn)，純白瞎。我們準(zhǔn)備用好這個(gè)利器，爭(zhēng)取再多找到幾個(gè)類(lèi)似的三體黑洞，說(shuō)不定能發(fā)現(xiàn)點(diǎn)不一樣的東西，得個(gè)諾貝爾獎(jiǎng)啥的。你說(shuō)是不？”

眾所周知，三體系統(tǒng)是不穩(wěn)定的，其中一個(gè)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(gè)黑洞的介入可能加速另外兩個(gè)黑洞合并，到底會(huì)發(fā)生什么，充滿了不確定，誰(shuí)也說(shuō)不好。因此J1218/1219+1035這種罕見(jiàn)的系統(tǒng)將成檢驗(yàn)物理理論的絕佳天然實(shí)驗(yàn)室，難怪搞這個(gè)方向的天文學(xué)家都有點(diǎn)激動(dòng)呢。

責(zé)任編輯：DAIKIN

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