有史以来最重的一对黑洞的重量是太阳的280亿倍

在碰撞产生的“化石星系”中发现了两个超大质量黑洞，它们的质量如此之大，以至于拒绝碰撞和合并。这一发现可以解释为什么虽然理论上已经预测到了超大质量黑洞合并，但从未被观测到。

超大质量黑洞系统位于椭圆星系B2 0402+379中。两个黑洞的质量合计为28 十亿它的大小是太阳的两倍多，使其成为迄今为止最大的双黑洞。不仅如此，该系统的双星组成部分是一对超大质量黑洞中距离最近的，仅相距24光年。

这是唯一一个已被足够详细地解析以分别看到两个物体的双黑洞。奇怪的是，虽然这两个天体距离如此之近表明它们一定是碰撞并合并的，但它们似乎已经在彼此周围的同一个轨道上跳舞了超过 30 亿年。

有关的： 距离地球最近的一对超大质量黑洞位于星系碰撞的碎片中

在夏威夷双子座北望远镜收集的数据中发现这对黑洞的团队认为，超大质量黑洞由于质量巨大而无法合并。

“通常情况下，包含成对较轻黑洞的星系似乎有足够的恒星和质量，可以将两者快速推到一起，”该团队成员、斯坦福大学物理学教授罗杰·罗马尼(Roger Romani)说。陈述。 “因为这对星系太重了，所以需要大量的恒星和气体才能完成这项工作。但是这对星系清除了中央星系中的此类物质，使其无法运行。”

两对超大质量黑洞还不兼容……

B2 0402+379 是一个“化石星团”，代表着当一大堆恒星和气体合并成一个巨大星系时会发生什么。其核心的两个超大质量黑洞的绝对质量表明，当星团中的几个星系相遇并合并在一起时，较小黑洞之间的一系列合并创造了它们。

科学家认为，在大多数星系（如果不是全部）的中心，都有一个质量相当于数百万或数十亿个太阳的巨大黑洞。一颗恒星不可能坍缩产生如此大质量的黑洞，因此超大质量黑洞被认为是通过相继更大和更大质量的黑洞之间的合并链而诞生的。

当相同的星系碰撞并合并时，科学家们假设其核心的超大质量黑洞一起移动，形成双星对。当它们相互绕轨道运行时，这些黑洞会在时空中发出称为引力波的涟漪，这些涟漪将角动量带离这对黑洞，从而使黑洞的轨道更加紧密地结合在一起。

最终，当黑洞靠得足够近时，它们的引力就会占据主导地位，黑洞就会发生碰撞并合并，就像碰撞产生黑洞一样。问题是：一些超大质量黑洞的质量是否会如此之大，以至于碰撞会停止？

星系NGC 7727展示了星系合并数十亿年后的样子（图片来源：ESO）

为了更好地了解这个重黑洞系统，研究小组利用了 Gemini North 的 Gemini 多目标摄谱仪 (GSO) 仪器收集的档案数据。这使他们能够确定两个超大质量黑洞附近恒星的速度，从而确定这两个黑洞的总质量。

“当我们观察银河系中心时，GMOS 出色的灵敏度使我们能够绘制出恒星不断增加的速度，”罗曼补充道。 “通过这个，我们能够推断出黑洞的总质量”。

该系统中两个黑洞的质量是如此之大，以至于该团队认为它们周围需要大量的恒星才能使两个超大质量黑洞靠得更近。然而，当这种情况发生时，二重体泄漏的能量将物质从其附近抛离。

这使得 B2 0402+379 的中心缺乏距离双星足够近的恒星和气体，无法从中提取能量。结果，当这两个超大质量黑洞接近合并前的最后阶段时，它们向彼此靠近的进程就停止了。

该团队的研究结果提供了关于星系合并后超大质量双星黑洞形成的重要背景，但也支持了这样的观点，即这些双星的质量对于防止黑洞效仿是不可或缺的。

该团队目前不确定这个有史以来发现的最重双星中的两个超大质量黑洞是否最终会克服这种聚变暂停，或者它们是否会永久处于聚变边缘状态。

该研究的主要作者、斯坦福大学本科生 Tirath Surti 表示：“我们期待对 B2 0402+379 的核心进行后续调查，了解其中存在多少气体。” “这应该让我们更深入地了解超大质量黑洞最终是否会合并，或者它们是否会保持双星状态。”

阻止这场大规模对决的一种方法是另一个星系与 B2 0402+379 合并，从而将更多的恒星、气体和另一个巨大的黑洞投入其中，并破坏这种微妙的平衡。然而，B2 0402+379 是一个数十亿年没有受到干扰的化石星系，这一事实使这种情况成为可能。

这项研究证实的一件事是，双子座北望远镜等望远镜的档案数据对天文学家来说非常有用，双子座北望远镜与智利安第斯山脉一座山上的双子座南望远镜结合在一起，形成了双子座国际天文台。

“双子座国际天文台的数据档案包含着未开发的科学发现的金矿，”国家科学双子座国际天文台项目主任马丁·斯蒂尔说。 “对这个巨大黑洞双星的集体测量是探索这一丰富档案的新研究潜在影响的一个令人惊叹的例子。”

该团队的研究发表于天体物理学杂志。

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