天文学家首次观察到星系合并最后阶段

据外国媒体报道，天文学家首次观察到星系合并的最后阶段。通过厚厚的气体和尘埃，他们看到成对的超大质量黑洞越来越近，并在碰撞后迅速增长。

大多数星系(如果不是全部的话)的中心都有超大质量黑洞，质量是太阳的数百万到数十亿倍。例如，银河系中心的人马座A*是一个非常明亮和密集的无线电波源。它被认为是离我们最近的超大质量黑洞的位置，其大小大约是太阳质量的450万倍。

先前的研究发现星系合并可能有助于超大质量黑洞的成长。研究人员认为，位于碰撞星系中心的黑洞可能会合并形成更大的黑洞。

星系的合并很可能为超大质量黑洞撕裂恒星和吞噬物质提供充足的机会。这次碰撞将释放出极其大量的辐射，很可能是类星体背后的驱动力。类星体是宇宙中最亮的天体之一。然而，这篇新论文的作者说，支持基于星系合并的超大质量黑洞增长模型的证据非常复杂。尽管一些研究揭示了类星体和合并星系之间的联系，但其他研究没有发现这种联系。

类星体和合并星系之间明显缺乏相关性的一个可能解释是，这些星系周围的气体和尘埃可能会严重阻塞黑洞。即使在合并的早期阶段，当星系之间的距离超过16000光年时，也是如此。研究作者指出，计算机模拟显示，在星系合并的最后阶段，即当星系核之间的距离小于10，000光年时，遮挡程度将达到最高水平。

现在，研究人员已经观察到几对处于合并后期的星系，它们中心的超大质量黑洞越来越近。这些发现将为揭示更大的超大质量黑洞是如何形成的提供线索。

研究人员首先从美国宇航局的尼尔·格拉尔斯·斯威夫特天文台获得了10年的x光数据，以筛选出与隐藏黑洞相关的信息。当黑洞吞噬物质时，即使它们被厚厚的气体和尘埃所屏蔽，也能观察到这些“活跃”黑洞产生的高能X射线。

接下来，研究人员梳理了哈勃太空望远镜和凯克天文台(位于美国夏威夷)的数据，以找到与x光信息相匹配的星系。该论文的第一作者迈克尔·科斯(Michael Koss)说，凯克天文台可以通过使用一种被称为“自适应光学”的技术，并通过计算机控制可变形镜面来使恒星图像更清晰，“从而大大提高分辨率”。

科斯是加州奥克兰尤里卡科技公司的天体物理学家。他说:“这相当于从20/200视力(相当于我们所说的视力0.1)，即法律意义上的失明，转变为20/20视力(视力1.0)，这样我们就能看到令人难以置信的星系细节。”

总之，研究人员分析了凯克天文台观测到的96个星系和哈勃望远镜观测到的385个星系的数据。所有这些星系与地球之间的平均距离为3.3亿光年，在宇宙尺度上相对较近。许多星系的大小与银河系相似。

研究人员发现，超过17%的这些星系在中心有一对黑洞，这表明它们处于星系合并的晚期。这些发现与研究人员的计算机模拟结果相一致，计算机模拟显示隐藏在富含气体和尘埃的星系中的活跃黑洞是许多超大质量黑洞合并的原因。

“星系合并可能是黑洞成长的重要方式，”科斯说。我们的银河系目前正在与邻近的仙女座星系融合，位于两个星系核心的超大质量黑洞最终会碰撞并融合在一起。“目前，两个星系之间有数百万光年的距离，但是我们(银河系)正以每小时40万公里的速度向仙女座星系移动，”科斯说60亿年后，银河系或仙女座星系将不复存在，只剩下一个更大的星系。"

对于隐藏在气体和尘埃后面的合并星系，更清晰的观察可能来自美国宇航局的詹姆斯·韦伯太空望远镜。这是一架红外太空望远镜，预计将于2021年发射。下一代地面望远镜，如30米望远镜、欧洲超大型望远镜和巨型麦哲伦望远镜，也将通过活跃的光学系统为我们带来更精细的星系图像。研究人员称，詹姆斯·韦伯太空望远镜还应该能够测量我们附近超大质量黑洞的质量、增长率和其他物理特征。

这项研究的结果发表在11月7日的《自然》杂志上。