天文学家在星系NGC3393中央发现一对特大黑洞

伤我心太深

天文学家使用NASA的钱德拉X射线天文台第一次在类似于银河系的旋涡星系中发现了一对特大质量黑洞。这对黑洞距离地球大约1.6亿光年，是已知最近的一对。　　这对黑洞位于旋涡星系NGC 3393的中央。它们的彼此分隔只有490光年，可能是两个质量不等的星系在几十亿年甚至更早之前并合的残余。
　　马萨诸塞州坎布里奇(Cambridge)哈佛—史密松天体物理中心(CfA)的佩皮-法比亚诺(Pepi Fabbiano)说：“如果这个星系距离我们没有这么近，我们是不能将两个黑洞用现有手段分辨开来的。由于在宇宙学意义上这个星系就在我们眼前，我们由此怀疑到底错过了多少黑洞对。”

法比亚诺是这项研究的领导者，研究结果刊登在本周出版的《自然》杂志在线版上。
　　先前的X射线以及其他波段的观测表明，NGC 3393中央存在单独一个特大质量黑洞。但是使用钱德拉望远镜进行的长时间观测让研究者探测并分离出了双重的黑洞。两个黑洞都在活跃地生长着，并因为气体落向其中且被加热而发出X射线辐射。
　　当两个大小相同的旋涡星系并合时，天文学家认为产物应该是一对黑洞，外加一个外表扭曲且具有强烈产星活动的星系。一个众所周知的例子是NGC 6240中的特大质量黑洞对，它们与地球的距离大约是3.3亿光年。
　　然而NGC 3393是结构清晰的旋涡星系，其中央核球成员主要是年老的恒星。这些特性对于一个拥有黑洞对的星系来说是很不寻常的。相反，NGC 3393可能是已知第一个大型星系与体积小得多的星系并合的实例，这一现象被科学家称为“小型并合”，会导致一对特大质量黑洞的形成。实际上，一些理论认为，小型并合应该是黑洞对形成的较普遍途径，但是优良候选对象很难找到，原因是并合后的星系看起来很正常。
　　同样来自CfA的论文合作者Junfeng Wang说：“两个星系并合到了一起，除了两个黑洞以外，一点先前碰撞的痕迹都没有留下。如果两个星系的大小相差很大，较大的一个毫发无损地留了下来是不让人惊讶的。”
　　如果这确实是一次小型并合，在宿主星系碰撞之前，小型星系中的黑洞质量应该比大型星系中的更小。虽然观测确实表明两个黑洞的质量都是太阳的100万倍以上，但是现在还没有对两个黑洞质量的可靠估计，无法检验这一理论。假设发生的是小型并合，那么黑洞最终将在大约10亿年之后彼此并合到一起。
　　两个特大质量黑洞都被气体和尘埃严重遮挡了，这使得它们很难在光学波段观测到。由于X射线能量更高，相应光子可以穿透遮掩的物质。钱德拉的X射线光谱清晰显示出了一对特大质量黑洞的存在。
　　NGC 3393的发现与另一对可能的特大质量黑洞有些类似，后者是由德克萨斯大学奥斯汀(Austin)分校的朱莉娅·科默福德(Julia Comerford)使用钱德拉的数据发现的。两个可能由特大质量黑洞导致的X射线源位于一个距离地球大约20亿光年的星系中，彼此分离大约6500光年。与NGC 3393类似，它们的宿主星系没有显示出扰动或者极端产星活动的迹象，不过没有任何一种结构说明该星系存在旋涡特征。另外其中一个辐射源可以用喷流解释，这意味着星系中可能只存在一个特大质量黑洞。
　　论文的合作者、来自CfA以及意大利佛罗伦萨国家天体物理学研究所的圭多·里萨利蒂(Guido Risaliti)说：“碰撞和并合是星系以及黑洞增长的最重要途径。在旋涡星系中找到一对黑洞对于我们研究这一过程的发生来说是重要的线索。”
　　阿拉巴马州亨茨维尔(Huntsville)的NASA马歇尔太空飞行中心为华盛顿的NASA科学任务理事会管理着钱德拉计划。史密松天体物理天文台在马萨诸塞州的坎布里奇控制着钱德拉的科研和飞行运作。