当势均力敌的星系碰撞时，它们会点燃两个炽热的类星体

两个星系之间的剧烈碰撞可以将两个星系的黑洞推向成为类星体，这是宇宙中最明亮的天体之一。新的研究表明，最剧烈的碰撞更有可能发生在大小大致相同的星系之间;当一个星系的质量远远超过另一个星系时，只有一个黑洞可能会以类星体的形式出现。当两个星系合并时，它们的气体、尘埃和恒星都混合在一起。最终，每个星系核心的超大质量黑洞将合并成合并星系中心的一个庞然大物。然而在此之前，许多新产生的物质会被引力拉向一个或两个超大质量黑洞，从而产生电磁辐射。

这是哈勃太空望远镜拍摄的NGC 2623的图像，这是一个星系，由最近两个较小的星系合并而成。图片：A. Evans/NASA/ESA

斯科特·巴罗斯6月6日在美国天文学会第232届年会上对记者说：长期以来，人们一直预测这将是一场壮观的事件。巴罗斯是科罗拉多大学博尔德分校(University of Colorado Boulder)的一名研究员，他利用美国宇航局的钱德拉x射线天文台(Chandra X-ray Observatory)搜寻在其心脏处有类星体的合并星系。他和他的同事们发现，最激烈的合并更频繁地产生了中心有两个类星体的新星系。然而不成比例的合并，其中一个星系远远超过另一个星系，只有一个发光的类星体和一个隐藏的黑洞。在这两种情况下，它们都显示出星系合并的迹象，但有两种非常不同的类型。

不规则的星系

虽然有些星系很容易被识别为合并的星系，但由于两个半成形的部分以奇怪的角度伸出来，其他的星系可能更具挑战性。明亮的类星体很容易被发现为单身，但当它们靠近的时候，分开就更困难了。这就是Chandra&的切入点。根据巴罗斯的合著者朱莉·科默福德(Julie Comerford)早些时候在会议上的一份报告，钱德拉在观看遥远的物体时提供了最好的分离。巴罗斯和他的同事们首先分析了斯隆数字巡天项目拍摄的星系图像，计算出新形成的星系的中心应该在哪里。然后，他们用钱德拉来确定中心的位置。传统上认为类星体应该位于星系的中心。如果你看到(中心)没有的类星体，就意味着已经发生了合并。

钱德拉x射线图像显示两个星系合并，两个类星体之间的距离只有7万光年。图片：NASA/CXC/SAO/P. Green et al. Optical: Carnegie Obs./Magellan/W. Baade Telescope/J.S. Mulchaey et al.

离中心的类星体表明，一个星系中心的超大质量黑洞潜伏在背景中，扭曲了星系的质量中心。超大质量黑洞潜伏在大多数星系的中心，包括银河系，它的重量是太阳的数十亿倍。巴罗斯说，在这样的情况下，第二个黑洞很可能没有得到足够的燃料来点燃类星体。有时，研究人员发现了两个完全匹配的类星体。对于只有一个类星体的星系，我们几乎总是认为它们的质量比非常大，大小不一。有两个类星体，就不那么简单了。总的来说，它们的尺寸确实有更多的可比性。天文学家发现，每10个新合并的星系中有9个只有一个类星体，它们都是不平衡的合并，其中一个星系的重量远远超过另一个。在新合并的星系中，有三分之二的人都拥有一对类星体。

这些不平等的合并比更平衡的碰撞要普遍得多，发生的频率要高出大约50倍。在一场不平等的碰撞中，似乎是随机的，哪个黑洞会翻转，哪个黑洞会保持安静。无论是来自大星系的超大质量黑洞还是来自小星系的黑洞似乎都不受欢迎。当大小相似的星系合并在一起时，当两个巨大的物体相互拉扯时，这种结合更有可能是猛烈的。其结果可能是奇怪的潮汐尾或从一个星系向另一个星系撕裂的不对称物质云。然后引力将气体和尘埃送入这对超大质量黑洞。研究人员说，用钱德拉发现类星体并与新的星系的质心进行比较证明是至关重要的。研究人员在搜索合并的目录时，很容易就能找到明显的合并。但人们很容易忽视不那么明显的碰撞，大多数合并选择都会忽略这种碰撞。研究人员下一步的工作将集中在超大质量黑洞的撞击如何影响星系本身，包括这些事件如何产生和毁灭恒星。

博科园-科学科普｜文：Nola Taylor Redd/Space