當勢均力敵的星系碰撞時，它們會點燃兩個熾熱的類星體

兩個星系之間的劇烈碰撞可以將兩個星系的黑洞推向成為類星體，這是宇宙中最明亮的天體之一。新的研究表明，最劇烈的碰撞更有可能發生在大小大致相同的星系之間;當一個星系的質量遠遠超過另一個星系時，只有一個黑洞可能會以類星體的形式出現。當兩個星系合併時，它們的氣體、塵埃和恆星都混合在一起。最終，每個星系核心的超大質量黑洞將合併成合併星系中心的一個龐然大物。然而在此之前，許多新產生的物質會被引力拉向一個或兩個超大質量黑洞，從而產生電磁輻射。

這是哈勃太空望遠鏡拍攝的NGC 2623的圖像，這是一個星系，由最近兩個較小的星系合併而成。圖片：A. Evans/NASA/ESA

斯科特·巴羅斯6月6日在美國天文學會第232屆年會上對記者說：長期以來，人們一直預測這將是一場壯觀的事件。巴羅斯是科羅拉多大學博爾德分校(University of Colorado Boulder)的一名研究員，他利用美國宇航局的錢德拉x射線天文台(Chandra X-ray Observatory)搜尋在其心臟處有類星體的合併星系。他和他的同事們發現，最激烈的合併更頻繁地產生了中心有兩個類星體的新星系。然而不成比例的合併，其中一個星系遠遠超過另一個星系，只有一個發光的類星體和一個隱藏的黑洞。在這兩種情況下，它們都顯示出星系合併的跡象，但有兩種非常不同的類型。

不規則的星系

雖然有些星系很容易被識別為合併的星系，但由於兩個半成形的部分以奇怪的角度伸出來，其他的星系可能更具挑戰性。明亮的類星體很容易被發現為單身，但當它們靠近的時候，分開就更困難了。這就是Chandra&的切入點。根據巴羅斯的合著者朱莉·科默福德(Julie Comerford)早些時候在會議上的一份報告，錢德拉在觀看遙遠的物體時提供了最好的分離。巴羅斯和他的同事們首先分析了斯隆數字巡天項目拍攝的星系圖像，計算出新形成的星系的中心應該在哪裡。然後，他們用錢德拉來確定中心的位置。傳統上認為類星體應該位於星系的中心。如果你看到(中心)沒有的類星體，就意味著已經發生了合併。

錢德拉x射線圖像顯示兩個星系合併，兩個類星體之間的距離只有7萬光年。圖片：NASA/CXC/SAO/P. Green et al. Optical: Carnegie Obs./Magellan/W. Baade Telescope/J.S. Mulchaey et al.

離中心的類星體表明，一個星系中心的超大質量黑洞潛伏在背景中，扭曲了星系的質量中心。超大質量黑洞潛伏在大多數星系的中心，包括銀河系，它的重量是太陽的數十億倍。巴羅斯說，在這樣的情況下，第二個黑洞很可能沒有得到足夠的燃料來點燃類星體。有時，研究人員發現了兩個完全匹配的類星體。對於只有一個類星體的星系，我們幾乎總是認為它們的質量比非常大，大小不一。有兩個類星體，就不那麼簡單了。總的來說，它們的尺寸確實有更多的可比性。天文學家發現，每10個新合併的星系中有9個只有一個類星體，它們都是不平衡的合併，其中一個星系的重量遠遠超過另一個。在新合併的星系中，有三分之二的人都擁有一對類星體。

這些不平等的合併比更平衡的碰撞要普遍得多，發生的頻率要高出大約50倍。在一場不平等的碰撞中，似乎是隨機的，哪個黑洞會翻轉，哪個黑洞會保持安靜。無論是來自大星系的超大質量黑洞還是來自小星系的黑洞似乎都不受歡迎。當大小相似的星系合併在一起時，當兩個巨大的物體相互拉扯時，這種結合更有可能是猛烈的。其結果可能是奇怪的潮汐尾或從一個星系向另一個星系撕裂的不對稱物質雲。然後引力將氣體和塵埃送入這對超大質量黑洞。研究人員說，用錢德拉發現類星體並與新的星系的質心進行比較證明是至關重要的。研究人員在搜索合併的目錄時，很容易就能找到明顯的合併。但人們很容易忽視不那麼明顯的碰撞，大多數合併選擇都會忽略這種碰撞。研究人員下一步的工作將集中在超大質量黑洞的撞擊如何影響星系本身，包括這些事件如何產生和毀滅恆星。

博科園-科學科普｜文：Nola Taylor Redd/Space

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