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原作：Michelle Starr

翻譯：黃詩欣

校對：劉峰

編排：王璞

后臺：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“宇宙級三角戀”。

天文學家通過美國甚大陣列（VLA）和歐洲極長基線干涉網(wǎng)（VLBI）的聯(lián)合觀測的最新發(fā)現(xiàn)，有三個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，更難得的是這三個星系中心都潛伏著一個超大質量的黑洞。這三個黑洞都在不停地吞噬物質，并發(fā)出耀眼的射電輻射。

主要發(fā)現(xiàn)者，美國海軍研究實驗室的天體物理學家艾瑪·施瓦茨曼（Emma Schwartzman）說，“像這樣活躍的三星體系極其罕見，通過捕捉它們合并過程的影像，我們就能近距離觀察大質量星系及其內部的黑洞是如何結合在一起的”。

“我們通過觀測發(fā)現(xiàn)，該體系中的三個黑洞均表現(xiàn)出強烈的射電輻射并且正在狂射相對論性噴流。我們的觀測證實了以前只在理論上存在的三重射電活動星系核（AGN），并開啟了研究超大質量黑洞演化的新視角。”

這是利用暗能量相機遺產巡天（DECaLS）拍攝的光學圖像。圖中圈出的三個星系就是本文的主角。

（圖源：施瓦茨曼等人，《天體物理學雜志快報》，2025）

星系合并其實不是什么稀奇的事，天文學家早就認為這是銀河系及其中心超大質量黑洞的主要形成機制之一。有證據(jù)證明，我們的銀河系在130億年的壽命中至少經(jīng)歷過三到四次大的合并事件。

天文學家已經(jīng)在近鄰宇宙中記錄了大量倆倆合并的星系，但三個星系合并要罕見得多。因為，這意味著三個星系要“同時”融合在一起，而不是先后發(fā)生的過程。

更罕見的是，這三個星系當中都擁有活動星系核（AGN）。這是天文學家在近鄰宇宙中發(fā)現(xiàn)的第三個這樣的“三體星系”，也是首個“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是一個三體星系系統(tǒng)

（圖源：NASA, ESA, and M. Livio and the Hubble Heritage Team）

天文學家最早在廣域紅外巡天探測器（Wide-field Infrared Survey Explorer）收集的數(shù)據(jù)中發(fā)現(xiàn)了這個不尋常的三黑洞體系。起初，它們看起來像是兩個星系的合并，二者邊緣已經(jīng)開始重疊，且都包含一個活動星系核——這已經(jīng)很罕見了。

后續(xù)的觀測證實，這兩個相互重疊的星系自帶活動星系核，二者相距約7.4萬光年。之后，研究人員發(fā)現(xiàn)了一個更驚人的事實。還有一個擁有活動星系核的“第三者”也參與了這次融合，距離約為31.6萬光年。科學家發(fā)現(xiàn)了一條從它流向另外兩個星系的氣體尾跡，從而證實了它也是這個體系中的一員。

三星系合并是了解星系和黑洞演化的絕佳實驗室，天文學家將會用不同波長的光開展后續(xù)觀測。這樣不僅能深入了解這一個三星系體系，還有機會找到其他類似的體系，并等待合適的時機觀察它們如何合并。

雙星系合并的想象圖

（圖源：MARK GARLICK/SCIENCE PHOTO LIBRARY）

研究人員介紹：“這些觀測首此證實了該系統(tǒng)擁有三個活動星系核。說到創(chuàng)新點的話，全靠的是中紅外選擇技術結合高精度射電成像，要是靠可見光、紫外和X光根本沒戲，因為那幾個波段上啥也看不見，純白瞎。我們準備用好這個利器，爭取再多找到幾個類似的三體黑洞，說不定能發(fā)現(xiàn)點不一樣的東西，得個諾貝爾獎啥的。你說是不？”

眾所周知，三體系統(tǒng)是不穩(wěn)定的，其中一個超大質量黑洞最終可能被“踢出”或發(fā)生劇烈軌道變化。另外一種可能是，第三個黑洞的介入可能加速另外兩個黑洞合并，到底會發(fā)生什么，充滿了不確定，誰也說不好。因此J1218/1219+1035這種罕見的系統(tǒng)將成檢驗物理理論的絕佳天然實驗室，難怪搞這個方向的天文學家都有點激動呢。

責任編輯：DAIKIN

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圖片來自網(wǎng)絡

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