天文学家发现宇宙最重黑洞对，它们陷入了30亿年无休止的对决

在一个遥远的“化石”星系内发现的两个超大质量黑洞是迄今为止发现的最重、距离最近的黑洞双星。

天文学家发现了有史以来最重的黑洞对——重量相当于 280 亿个太阳。黑洞的总质量是如此之大，以至于它们拒绝碰撞和合并。

这对黑洞双星嵌入“化石”星系 B2 0402+379 内，由两个相互环绕的巨大超大质量黑洞组成，彼此相距仅 24 光年，使它们成为迄今为止发现的最接近的黑洞对。 

然而，尽管它们非常接近，这对孪生怪物却被锁定在轨道上的边缘：它们不再靠近，而是重复着同样的无休止的舞蹈超过 30 亿年。天文学家仍不确定这场黑洞芭蕾是否会不间断地继续下去，还是以一场壮观的碰撞结束。研究人员于 1 月 5 日在《天体物理学杂志》上报告了他们的发现。 

“通常情况下，具有较轻黑洞对的星系似乎有足够的恒星和质量来将两者快速驱动在一起，”合著者、斯坦福大学物理学教授罗杰·罗马尼在一份声明中说。 “由于这对星体质量如此之大，因此需要大量的恒星和气体才能完成这项工作。但是这对双星系统已经彻底清除了中央星系中的此类物质，使其陷入停滞状态。”

黑洞诞生于巨星的坍缩，并通过吞噬任何离得太近的东西而成长——无论是气体、尘埃、恒星还是其他黑洞。然而，第一个黑洞从何而来仍然是个谜。

过去对“宇宙黎明”（宇宙诞生的第一个十亿年）的模拟表明，黑洞诞生于滚滚的冷气体和尘埃云，这些气体和尘埃凝聚成恒星，质量如此之大，注定会迅速崩溃。一旦诞生，这些黑洞就会变得更大，在它们周围拖曳着越来越多的气体，最终塌缩成矮星系的第一批恒星。

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天文学家推测，随着宇宙的增长，这些矮星系内的黑洞迅速与其他黑洞结合，形成了更大的超大质量黑洞——以及更大的星系。

为了找到一对接近合并的黑洞，天文学家仔细研究了夏威夷双子座北望远镜收集的档案数据。科学家们利用望远镜的摄谱仪（称为 GMOS）将恒星发出的光分解成不同的颜色，发现了源自在黑洞周围加速的太阳的光。

这让天文学家得出了B2 0402+379——一个“化石星团”，是由整个星系团的恒星和气体组合成一个巨大的星系时形成的。

罗曼尼说：“GMOS 出色的灵敏度使我们能够绘制出当我们靠近星系中心时恒星速度增加的图。” “这样，我们就能够推断出那里黑洞的总质量。”

合并星系内的黑洞被认为是通过进入彼此围绕的轨道结合在一起的，并最终通过加速附近的恒星来消散角动量，从而将自己拉得越来越近。

一旦一对足够接近，科学家们相信，引力波——黑洞旋转产生的时空剧烈扭曲——会带走足够的能量，让决斗的怪物减速并合并。

但科学家们从未观察到两个黑洞会这样做，而且 B2 0402+379 黑洞的合并在过去 30 亿年里一直顽固地停滞不前——研究人员认为，这是由于这对巨大的黑洞如此巨大，以至于没有任何东西能够合并的结果。来减慢他们的速度。

“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，”该研究的主要作者、斯坦福大学物理系学生提尔思·苏尔蒂 (Tirth Surti) 在声明中表示。 “这应该让我们更深入地了解超大质量黑洞最终是否可以合并，或者它们是否会作为双星陷入困境。”