科學家在遙遠的宇宙中發現了一個罕見的景象，三個超大質量黑洞以相當近的距離聚在一起，看起來即將合并。這項新研究報告稱，這三個超大質量黑洞位于距離地球約10億光年的SDSS J084905.51+111447.2星系系統中。
J084905.51+111447.2星系系統的圖像。這是一個由三個合并的星系組成的系統，距離地球約10億光年。一項新的研究報告稱，該星系中有三個正處于碰撞過程中的超大質量黑洞
“我們當時只是在尋找成對的黑洞，然而，通過篩選技術，我們偶然發現了這個驚人的系統，”研究第一作者、美國弗吉尼亞州喬治梅森大學的瑞安·普費弗爾（Ryan Pfeifle）在一份聲明中說，“這是迄今為止發現的最有力的證據，證實了這種三黑洞系統的存在，而且這些超大質量黑洞都十分活躍。”
取得這一重大發現并不容易。研究人員利用多種儀器進行觀測，并得到了許多民間科學家的幫助。發現歷程始于美國新墨西哥州的斯隆數字化巡天（SDSS）望遠鏡，它在光學條件下拍攝了SDSS J084905.51+111447.2的圖像。利用這些圖像，公民科學項目“星系動物園”（Galaxy Zoo）的志愿者們將該系統標記為一個正在進行的星系合并事件。
接下來，研究人員分析了美國國家航空航天局的廣域紅外線巡天探測衛星（WISE）收集的數據。結果顯示，WISE探測到該星系系統發射出大量的紅外光，預示著其正處于合并階段。據估計，其中不止一個超大質量黑洞將迅速地吸積物質。
X射線和光學觀測進一步觀察證實了這一點。美國國家航空航天局的錢德拉X射線天文臺在該合并系統的每個中心附近，都探測到強X射線源，表明那里正在消耗大量的氣體和塵埃——這是黑洞“進食”的跡象。
美國國家航空航天局的核光譜望遠鏡陣列（NuSTAR）也發現了有氣體和塵埃環繞其中一個超大質量黑洞的證據。斯隆數字化巡天望遠鏡和亞利桑那州的大雙筒望遠鏡（LBT）收集的光學數據也進一步證實了這三個黑洞都處于活躍狀態。
“通過使用這些大型天文臺，我們發現了一種新的方法來識別三個超大質量黑洞組成的系統，”普費弗爾說，“每一個望遠鏡都給我們提供了關于這些系統的不同線索。我們希望擴展這方面的工作，用同樣的技術找到更多的三黑洞系統。”
研究人員稱，每個超大質量黑洞到它最近的鄰居之間的距離從1萬光年到3萬光年不等，但它們之間的距離會不斷縮小。很顯然，這些黑洞注定要合并，因為它們的母星系就正處于合并過程中。
天文學家已經對黑洞如何碰撞有了一定的了解。畢竟，激光干涉儀引力波觀測臺（LIGO）已經探測到了許多黑洞合并事件產生的引力波。但研究人員表示，一個三黑洞系統的工作原理可能與傳統的雙黑洞合并系統略有不同。舉例來說，當兩個超大質量黑洞附近存在第三個超大質量黑洞時，它們的合并速度可能會變得更快。
這項或許可以為‘最終秒差距問題’的解決提供線索。所謂最終秒差距問題，是指兩個相距僅數光年的超大質量黑洞如果要相互靠近，就需要一些額外的拉力，使其向內合并。第三個超大質量黑洞的影響，就像SDSS J0849+1114，可能最終會使這三個黑洞合并在一起。
需要說明的是，LIGO和歐洲的室女座干涉儀（Virgo）項目都無法探測到超大質量黑洞合并產生的引力波，因為其中所涉及的頻率不在LIGO和Virgo的探測范圍內。這兩個引力波探測裝置只能探測到是由更小的恒星質量黑洞合并產生的引力波。
這項新研究發表在最新一期的《天體物理學雜志》（The Astrophysical Journal）上。
