三個黑洞不斷接近，是否會引發最終秒差距問題？
在夜空中看到的無數星系中， NGC 6240一直以其獨特的形狀和異乎尋常的紅外亮度而引人注目。 迄今為止，人們一直認為這是兩個星系碰撞的結果。
早在1983年，天文學家就報道了一個雙活核的證據——在NGC 6240的中心有兩個活躍的超大質量黑洞。現在，研究者第一次發現了第三個超大黑洞的證據。
圖解：具有活躍銀河核的星系的內部結構 圖源：wikipedia
這項新發現表明是三個而非兩個星系正在合併，每一個星系都把自身的超大黑洞星系核帶到了聚合體中。
來自德國哥廷根大學的天體物理學家沃爾夫拉姆·科拉奇尼（Wolfram Kollatschny）解釋說，“通過我們極高空間分辨率的觀察，我們能夠證明在相互作用的星系NGC 6240的中心，並不像以前認為的那樣具有兩個，而是三個超大質量黑洞。”
（用於冰下探測的浮力漫遊車）2015年在阿拉斯加湖中。
自1983年以來，已經對星系進行了大量研究，證實了兩個活躍星系核在3億光年遠的NGC 6240中心的發現。然而，由於超大質量黑洞非常接近，它們在明亮中心內的確切位置仍然難以找到。
科拉奇尼和他的團隊用安裝在智利的歐洲南方天文臺的八米超大望遠鏡上的MUSE 3D光譜儀對星系進行高分辨率光譜觀測。
圖解：與輔助望遠鏡一起構成超大望遠鏡的四個單位望遠鏡 圖源：wikipedia
這些圖像揭示了NGC 6240中心的三個節點——一個北部的點和兩個南部的點。然而，這項新發現並不意味著先前的研究是錯誤的；新的證據表明只有兩個黑洞正在積極地積聚物質，而第三個則處於休眠狀態。
圖解：推測銀河系中心超大質量黑洞候選人馬座A *周圍的6星軌道 圖源：wikipedia
每個超大質量黑洞的質量都超過太陽質量的9000萬倍（銀河系的超大質量黑洞人馬座A *，是400萬倍的太陽質量）。這三個恆星都被鎖定在寬度小於1千帕秒（3260光年）的區域內的軌道上，彼此緩慢地向內盤旋。並且南方的兩個黑洞之間的距離只有198秒差距（645光年）。
圖：（科拉奇尼 et al., A&A, 2019)
德國波茨坦萊布尼茨天體物理研究所的天體物理學家彼得·魏爾巴赫說：“迄今為止，宇宙中從未發現過如此集中的三個超大質量黑洞。”
這個例子向我們提供了三個星系和及其中心黑洞同時合併過程的證據。
早些時候又發現了另一個三重合並，在一個名為SDSSJ084905.51+111447.2的星系的中心有三個超大質量黑洞在向內盤旋的過程中；但是這個系統在每一對黑洞之間有大約10千帕秒的分隔。這些在NGC 6240中心的黑洞彼此之間更加接近意味著NGC 6240處在合併的後期階段，這一過程耗費了十億年之久甚至更長。這個更高級的階段也意味著星系更接近所謂的最終秒差距問題。
正如我們之前所報道的那樣，根據理論模型，兩個正在合併的星系的黑洞不可避免地聚集在一起，將其軌道能量轉移到其周圍的氣體和恆星上，從而繞得越來越緊。
我們知道，成對的恆星黑洞最終會聚在一起形成一個物體。 對於超大質量黑洞，存在一個理論上的問題。當它們的軌道收縮時，它們能傳遞能量的空間區域也會縮小。當它們相距1秒差距（大約3.2光年）時，理論上這個空間區域不再足夠大以支持進一步的軌道衰變，因此它們仍處於一個穩定的雙星軌道上——可能長達數十億年。 這種平衡被稱為“最終秒差距問題”。
三重合並可能是解決此問題的一種方法，因為第三個黑洞可以提供物體填補該最後空隙所需的額外的力。當然，NGC 6240中心的黑洞不會很快接近最終秒差距——可能還要再過十億年或者二十億年，甚至誰也不知道那時候人類是否還存在。
但黑洞預計會產生引力波。我們現在還不能檢測到它們，但是通過研究這樣的系統，我們也許能夠用未來的儀器找到檢測的方法，並弄清楚在最後的秒差距時發生了什麼。
圖：在NGC 6240的中心，有三個超大黑洞彼此之間越來越近地盤旋
相關知識
NGC 6240是位於蛇夫座附近的超發光紅外星系（ULIRG）。該星系是三個較小星系合併後的殘餘物。三個祖先星系之間的碰撞導致了一個更大的星系，具有兩個截然不同的原子核和一個高度受干擾的結構，包括微弱的延伸和迴旋。
1.Wikipedia百科全書
2.天文學名詞
FY: 張玉兔
作者: MICHELLE STARR
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