2019 年 10 月 15 日

雙黑洞併合事件雖然罕見，但對我們來說似乎已不是奇聞；不過若是 2 個以上的黑洞連環撞呢？天文學家最近便在 10 億光年外發現一個 3 星系互繞的系統，每個星系中心都有 1 個超大質量黑洞，並且研究人員指出，這 3 個黑洞在未來有很大機率碰撞合併。

這個不尋常系統名為 SDSS J084905.51 + 111447.2 （簡稱 SDSS J0849 + 1114 ），距離地球 10 億光年，喬治梅森大學團隊結合了各種地面望遠鏡與太空望遠鏡的數據，意外發現了此番奇景。

最一開始， SDSS J0849 + 1114 系統經由史隆數位巡天（ Sloan Digital Sky Survey ， SDSS ）計畫成像，並且被公民科學家指出這是一個正在進行星系合併的系統；於是喬治梅森大學團隊分析 NASA 的廣域紅外線巡天探測衛星（ WISE ）數據，發現該系統發出大量紅外光，表明可能有一個以上的超大質量黑洞正在迅速吸收物質。

接著，團隊繼續使用 NASA 錢卓拉 X 射線天文台（ CXO ）觀察，果然在星系中心附近發現了強大的 X 射線源，同時團隊還利用 NASA 核光譜望遠鏡陣列（ NuSTAR ）望遠鏡的數據佐證，其中一個黑洞周圍有大量氣體塵埃。

最後再查看史隆數位巡天計畫和大雙筒望遠鏡（ Large Binocular Telescope ， LBT ）的光學數據，顯示該系統存在 3 個正在消耗物質的超大質量黑洞，團隊綜合所有數據確認找到一個罕見的三重黑洞系統。

▲ SDSS J0849 + 1114 系統中確認有 3 個超大質量黑洞。（ Source ：NASA）

研究第一作者、喬治梅森大學天文學家 Ryan Pfeifle 表示，該系統除了因其稀有性讓人興奮外，還有助於解決一個存在已久的天體物理學疑點：「最終秒差距問題（ Final parsec problem ）」。

當兩個超大質量黑洞互相靠近時，彼此會開始繞行並逐漸縮短距離，透過與周圍氣體的摩擦失去能量；然而模擬卻發現，當它們相距約 1 秒差距（或 3.26 光年）時反而會處於一個穩定軌道上，導致兩個黑洞完全合併所需的時間，會比當前宇宙年齡還要長，此即最終秒差距問題。

那麼我們如今看到的雙黑洞併合事件從何而來？這表明其中一定還有其他機制參與，方能促進黑洞走向最終合併之路。現在根據最新的多重黑洞系統線索，如果我們在超大質量黑洞對中引入第 3 個超大質量黑洞，那麼這項難題就能迎刃而解，研究人員指出雙超大質量黑洞在第三者的介入下，合併時間將變得合理。

目前， SDSS J0849 + 1114 系統中 3 個星系彼此相距 11,000～23,800 光年，研究人員無法確定還要多久才能見到 3 個超大質量黑洞碰撞（也可能不會碰撞），但可以說這 3 個黑洞要完全合併的話，至少需耗時 100 萬年。

新論文將發表在《天文物理期刊》（ The Astrophysical Journal ），論文預印本可以先在《 arXiv 》網站上閱覽。

• These Three Supermassive Black Holes Could One Day Join Forces
• ‘Trainwreck’ Crash of 3 Monster Black Holes Would Warp Their Host Galaxies
• Found: 3 black holes due to collide
• 3 Monster Black Holes Are About to Collide

（首圖為雙黑洞併合示意圖，來源：NASA）

原文網址：https://technews.tw/2019/10/15/black-hole-collision-sdss-j084905-51-111447-2-final-parsec-problem/