一幅插圖顯示了兩個(gè)超大質(zhì)量黑洞被它們的大小鎖定并阻止合并（圖片來(lái)源:uux.cn/noir lab/NSF/AURA/j . da Silva/m . Zamani）
（神秘的地球uux.cn）據(jù)美國(guó)太空網(wǎng)（羅伯特·李）：在碰撞產(chǎn)生的“化石星系”中發(fā)現(xiàn)的兩個(gè)超大質(zhì)量黑洞如此巨大，以至于它們拒絕碰撞和合并。最重這一發(fā)現(xiàn)可以解釋為什么盡管理論上預(yù)測(cè)了超大質(zhì)量黑洞合并，黑洞但從未在進(jìn)展中觀察到它們。比太
超大質(zhì)量黑洞系統(tǒng)位于橢圓星系B2 0402+379中。有史陽(yáng)重億倍這兩個(gè)黑洞的最重總質(zhì)量比太陽(yáng)的質(zhì)量大280億倍，這使其成為有史以來(lái)最大的黑洞黑洞雙星。不僅如此，比太這個(gè)系統(tǒng)的有史陽(yáng)重億倍雙星組成部分是超大質(zhì)量黑洞對(duì)中距離最近的，僅相隔24光年。最重
這是黑洞唯一一個(gè)超大質(zhì)量黑洞雙星，其分辨率足夠詳細(xì)，比太可以分別看到這兩個(gè)物體。有史陽(yáng)重億倍奇怪的最重是，雖然這兩個(gè)天體的黑洞接近程度表明它們應(yīng)該碰撞并合并，但它們似乎已經(jīng)在彼此周圍的同一軌道上運(yùn)行了30多億年。
在夏威夷雙子座北望遠(yuǎn)鏡收集的數(shù)據(jù)中發(fā)現(xiàn)該雙星的團(tuán)隊(duì)認(rèn)為超大質(zhì)量黑洞因其巨大的質(zhì)量而無(wú)法合并。
該團(tuán)隊(duì)成員、斯坦福大學(xué)物理學(xué)教授羅杰·羅馬尼在一份聲明中說(shuō):“通常情況下，擁有較輕黑洞對(duì)的星系似乎有足夠的恒星和質(zhì)量來(lái)迅速將這兩個(gè)黑洞驅(qū)動(dòng)在一起。”“由于這對(duì)太重了，需要大量的恒星和氣體才能完成這項(xiàng)工作。但雙星已經(jīng)在中央星系中搜尋到了這種物質(zhì)，使其停滯不前。”
超大質(zhì)量黑洞對(duì)就是不兼容...然而
B2 0402+379是一個(gè)“化石星團(tuán)”，代表了當(dāng)整個(gè)星系團(tuán)的恒星和氣體合并成一個(gè)大質(zhì)量星系時(shí)會(huì)發(fā)生的情況。在其中心的兩個(gè)超大質(zhì)量黑洞的巨大質(zhì)量表明，當(dāng)星團(tuán)中的多個(gè)星系相遇并合并在一起時(shí)，較小黑洞之間的一系列合并產(chǎn)生了它們。
科學(xué)家認(rèn)為，大多數(shù)星系的核心是一個(gè)超大質(zhì)量黑洞，其質(zhì)量相當(dāng)于數(shù)百萬(wàn)或數(shù)十億個(gè)太陽(yáng)。沒(méi)有一顆恒星能夠坍縮產(chǎn)生如此巨大的黑洞，因此人們認(rèn)為超大質(zhì)量黑洞是通過(guò)連續(xù)變大和變大的黑洞之間的一連串合并而產(chǎn)生的。
當(dāng)星系本身發(fā)生碰撞并合并時(shí)，科學(xué)家們認(rèn)為星系中心的超大質(zhì)量黑洞會(huì)一起移動(dòng)，形成雙星配對(duì)。當(dāng)它們相互環(huán)繞時(shí)，這些黑洞在時(shí)空中發(fā)出稱為引力波的漣漪，將角動(dòng)量從雙星中帶走，導(dǎo)致黑洞更緊密地環(huán)繞在一起。
最終，當(dāng)黑洞離得足夠近時(shí)，它們的引力將會(huì)占據(jù)主導(dǎo)地位，黑洞會(huì)碰撞并合并，就像碰撞產(chǎn)生它們的黑洞那樣。問(wèn)題是，一些超大質(zhì)量黑洞會(huì)如此巨大以至于碰撞停止嗎？

星系NGC 7727展示了一個(gè)星系經(jīng)過(guò)數(shù)十億年的合并后的樣子。(Image credit: uux.cn/ESO)
為了更好地理解這個(gè)黑洞重量級(jí)系統(tǒng)，研究小組轉(zhuǎn)向雙子座北方公司的雙子座多天體攝譜儀（GSO）收集的檔案數(shù)據(jù)。這使他們能夠確定兩個(gè)超大質(zhì)量黑洞附近恒星的速度，進(jìn)而確定這些黑洞的總質(zhì)量。
羅馬尼補(bǔ)充說(shuō):“GMOS的出色靈敏度使我們能夠繪制出越靠近銀河系中心恒星速度越快的圖像據(jù)此，我們能夠推斷出那里黑洞的總質(zhì)量。"
停滯不前的合并
該系統(tǒng)的兩個(gè)黑洞質(zhì)量如此之大，以至于該團(tuán)隊(duì)認(rèn)為需要在其周圍有異常多的恒星才能使超大質(zhì)量黑洞靠近。然而，隨著這種情況的發(fā)生，從雙星系統(tǒng)中濾出的能量將物質(zhì)拋離了它們的附近。
這使得B2 0402+379的中心缺乏足夠靠近雙星的恒星和氣體，無(wú)法從中汲取能量。因此，當(dāng)這兩個(gè)超大質(zhì)量黑洞接近合并前的最后階段時(shí)，它們朝向彼此的進(jìn)展停滯不前。
該團(tuán)隊(duì)的結(jié)果給出了關(guān)于星系合并后超大質(zhì)量黑洞雙星形成的重要背景，但也支持了這種雙星的質(zhì)量在阻止黑洞效仿方面不可或缺的觀點(diǎn)。
該團(tuán)隊(duì)目前不確定這兩個(gè)超大質(zhì)量黑洞是否會(huì)克服這種停頓最終合并，或者它們是否會(huì)永久鎖定在合并的邊緣。
“我們期待著對(duì)B2 0402+379核心的后續(xù)調(diào)查，我們將看看那里有多少氣體存在，”研究的主要作者和斯坦福大學(xué)本科生蒂爾思·蘇爾蒂說(shuō)這應(yīng)該會(huì)讓我們更深入地了解超大質(zhì)量黑洞是否最終會(huì)合并，或者它們是否會(huì)作為雙星滯留在一起。"
停止這種超大質(zhì)量對(duì)峙的一種方式是，如果另一個(gè)星系與B2 0402+379合并，從而將更多的恒星、氣體和另一個(gè)超大質(zhì)量黑洞扔進(jìn)混合物中，打破這種微妙的平衡。然而，B2 0402+379是一個(gè)數(shù)十億年來(lái)從未受到干擾的化石星系，這一事實(shí)使這種情況成為可能。
這項(xiàng)研究確定的一件事是，來(lái)自雙子座北望遠(yuǎn)鏡的檔案數(shù)據(jù)對(duì)天文學(xué)家有多有用。雙子座北望遠(yuǎn)鏡與位于智利安第斯山脈一座山上的雙子座南望遠(yuǎn)鏡配對(duì)，組成了國(guó)際雙子座天文臺(tái)。
國(guó)家科學(xué)基金會(huì)國(guó)際雙子座天文臺(tái)項(xiàng)目主任馬丁·斯蒂爾說(shuō):“為國(guó)際雙子座天文臺(tái)服務(wù)的數(shù)據(jù)檔案擁有一座尚未開(kāi)發(fā)的科學(xué)發(fā)現(xiàn)的金礦。”“對(duì)這個(gè)極端超大質(zhì)量二元黑洞的質(zhì)量測(cè)量是一個(gè)令人敬畏的例子，表明探索這一豐富檔案的新研究的潛在影響。”
該團(tuán)隊(duì)的研究發(fā)表在《天體物理學(xué)雜志》上。