夏威夷三個天文台聯合發現三對正在合併的超大質量黑洞

兩個正在合併的星系在宇宙之間共舞是一個罕見的發現，每個星系都包含一個超大質量的黑洞，它會迅速以如此多的物質為食，從而產生一種稱為類星體的現象。

天文學家使用夏威夷毛納基火山（Mauna Kea）的三個天文台，包括：日本國家天文台昴星團望遠鏡，凱克天文台（W. M. Keck Observatory）和雙子天文台（Gemini Observatory），發現了幾對這樣的合併星系或發光的雙重類星體。 這些雙重類星體非常罕見，由東京大學科維理宇宙物理學與數學研究所（Kavli Institute for the Physics and Mathematics of the Universe）領導的研究小組估計，只有0.3％的已知類星體有兩個超大質量黑洞，它們相互碰撞。儘管它們非常稀有，但代表星系演化的重要階段，星系中央獲得質量，並有可能影響它的宿主星系的生長。

類星體是宇宙中已知的最發光，最有活力的星體之一，由超大質量黑洞提供動力，黑洞的質量比太陽大數百萬至十億倍。當物質繞著星系中心的黑洞旋轉時，它加熱到高溫，釋放出太多的光，使類星體可以勝過它的主星系。這使到難以合併具有類星體活動的一對星系。很難將光與兩個類星體分開，因為它們彼此非常接近。如果同時觀測天空足夠大的區域，才可以捕獲足夠數量這些罕見事件也是一個挑戰。為了克服這些障礙，該團隊利用日本昴星團遠鏡上的超廣角主焦點相機（Hyper Suprime-Cam）對天空進行靈敏的大視場巡天觀測。

科維理宇宙物理學與數學研究所約翰·西爾弗曼（John Silverman）表示，為了簡化工作，我們首先從史隆數碼化巡天（Sloan Digital Sky Survey）中使用超廣角主焦點相機拍攝技術，查看34,476個已知類星體，以確定那些具有兩個（或多個）不同核心的類星體。該小組確定了421個有希望的案例。但是仍然有很多機會不是真正的雙重類星體，而是我們銀河系中諸如星光之類的投射。為了進行確認，需要對候選類星體的光進行詳細分析，以尋找兩個不同類星體的確定標誌。

西爾弗曼和他的團隊使用凱克天文台的低分辨率影像光譜儀和雙子天文台的近紅外線積分光譜儀，確定了三個雙重類星體，其中兩個以前是未知。在超大質量黑洞影響下，該對中的每個物體都出現氣體以每秒數千公里的速度運動的特徵。新發現的雙重類星體展示廣域影像與高分辨率光譜觀測相結合的前景，以揭開這些難以捉摸的物體，這對於更好地了解星系及其超大質量黑洞的生長至關重要。

【圖、文：節譯自凱克天文台2020年8月26日新聞公佈】 研究全文刊登在2020年8月26日出版的《天體物理學報》