早期的宇宙是一个喧闹的地方，星系经常相互碰撞甚至合并。 利用美国国家航空航天局的哈勃太空望远镜和其他太空和地面天文台，天文学家有了一个意想不到的罕见发现：一对受引力束缚的类星体，它们都在两个合并的星系内燃烧。 当宇宙只有 30 亿年时，它们就存在了。

由伊利诺伊大学香槟分校和约翰霍普金斯大学的研究人员领导的一项新研究的结果发表在《自然》杂志上。

研究人员说，类星体是由贪婪的超大质量黑洞提供能量的明亮物体，当它们吞噬气体、尘埃和它们引力控制范围内的任何其他物质时，会喷出凶猛的能量喷泉。

“在宇宙的这个早期阶段，我们没有看到很多双类星体，这就是为什么这一发现如此令人兴奋，”美国伊利诺伊大学研究生 Yu-Ching Chen 说，他是这篇文章的主要作者 学习。

越来越多的证据表明，大型星系是通过合并形成的。 较小的系统聚集在一起形成更大的系统和更大的结构。 在此过程中，合并的星系中形成了成对的超大质量黑洞。 “了解黑洞的祖先种群最终将告诉我们早期宇宙中超大质量黑洞的出现，以及这些合并的频率，”陈说。

“我们开始揭开早期双类星体种群的冰山一角，”伊利诺伊州天文学教授兼研究合著者刘新说。 “这是这项研究的独特之处。 它实际上是在告诉我们这个种群的存在，现在我们有了一种方法来识别相距小于单个星系大小的双类星体。”

这是大海捞针搜索，需要 NASA 的哈勃太空望远镜和 W.M. 夏威夷凯克天文台。 欧洲航天局的盖亚太空天文台帮助最初发现了双类星体。

“哈勃的灵敏度和分辨率提供的图片使我们能够排除我们所看到的其他可能性，”陈说。 哈勃明确表明，这确实是一对真正的超大质量黑洞，而不是由前景引力透镜的光学效应产生的同一类星体的两幅图像。 哈勃显示了两个星系合并的潮汐特征，引力扭曲了星系的形状，形成了两条恒星尾巴。

然而，研究人员表示，仅靠哈勃的锐利分辨率还不足以寻找这些双光信标。 该团队招募了 Gaia（2013 年发射的卫星和研究任务）来确定潜在的双类星体候选者。 盖亚非常精确地测量附近天体的位置、距离和运动。 类星体在盖亚的数据中显示为单个物体，因为它们靠得很近。 然而，它的仪器可以捕捉到一种微妙的、意想不到的抖动，这种抖动模仿了它观察到的一些类星体位置的明显变化。

该团队表示，实际上，类星体并没有以任何可测量的方式在太空中移动。 相反，它们的摇晃可能是光随机波动的证据，因为类星体对的每个成员的亮度在几天到几个月的时间尺度上都在变化，这取决于它们的黑洞的进食时间表。 类星体对之间的这种交替亮度类似于从远处看到铁路交叉口信号。 由于固定信号两侧的灯交替闪烁，该标志给人一种摇晃的错觉。

另一个挑战是，由于引力像游乐园的镜子一样扭曲空间，前景星系可以将遥远类星体的图像一分为二，造成它实际上是双星对的错觉。 凯克望远镜被用来确保地球和疑似双类星体之间没有透镜星系。

因为哈勃观测到遥远的过去，这个双类星体已不复存在。 在这之后的 100 亿年里，它们的宿主星系可能已经形成了一个巨大的椭圆星系，就像今天在本地宇宙中看到的那样。 而且，类星体已经合并，在其中心形成了一个巨大的超大质量黑洞。 附近的巨型椭圆星系 M87 有一个巨大的黑洞，其质量是太阳质量的 65 亿倍。 研究人员说，也许这个黑洞是在过去数十亿年中从一次或多次星系合并中形成的。

即将推出的 NASA Nancy Grace Roman 太空望远镜具有与哈勃望远镜相同的视敏度，是寻找二元类星体的理想选择。 哈勃已被用来煞费苦心地记录来自各个目标的数据。 但是罗曼的超广角红外宇宙视图比哈勃望远镜大 200 倍。 “外面有很多类星体可能是双星系统。 罗马望远镜可以在这个研究领域做出巨大的改进，”刘说。

哈勃太空望远镜是 NASA 和 ESA 之间的国际合作项目。 位于马里兰州格林贝尔特的美国宇航局戈达德太空飞行中心负责管理该望远镜。 位于马里兰州巴尔的摩的太空望远镜科学研究所进行哈勃和韦伯科学操作。 STScI 由位于华盛顿特区的大学天文学研究协会为 NASA 运营。

注：本文由院校官方新闻直译，仅供参考，不代表指南留学态度观点。