NGC 7727julidiqiuhenjin，qieshuangheidongdejulizhenghaochuyuzuizhongtongguoyinlibofusheersunshiguidaojiaodongliangxingchengshuangheidongbinghezhiqiandejieduan，zhegejieduanduiyanjiuchaodazhiliangshuangheidongxitongyanhuazhiguanzhongyao
，weikexuejiatigongleyigeyanjiuchaodazhiliangshuangheidongxitongdejuejiajihui。

◎本報記者 吳純新

通 訊 員 王瀟瀟

茫茫宇宙

，布滿了無數星係與黑洞。它們是自得其樂、相安無事，還是暗自較量、劍拔弩張？

近日，有科學家發現
，在距離地球約8900萬光年的寶瓶座NGC 7727星係中心
，隱藏著一對即將並合的超大質量黑洞。在華中科技大學物理學院教授雷衛華看來，這意味著，一場“宇宙車禍”在所難免，“傷亡”情況如何
，可能需要億萬年的時間來觀測。

超大質量雙黑洞係統源於星係“碰撞”

“就像同星係中兩顆恒星會發生並合一樣，星係團中星係發生‘碰撞’的概率也很高。”雷lei衛wei華hua說shuo，兩liang個ge天tian體ti相xiang互hu碰peng撞zhuang的de概gai率lv與yu它ta們men分fen布bu的de密mi集ji程cheng度du有you關guan，可ke以yi用yong兩liang個ge天tian體ti的de平ping均jun距ju離li與yu天tian體ti直zhi徑jing的de比bi值zhi來lai反fan映ying，比bi值zhi越yue大da則ze分fen布bu越yue稀xi疏shu

，發fa生sheng碰peng撞zhuang的de概gai率lv就jiu越yue小xiao。

雷衛華介紹，對於太陽係內的行星而言，這個比值約為10wan
，yinhexizhonghengxingdezheyibizhiyueweibaiwan，erxingxituanneixingxizhijiandepingjunjulidayuejinshixingxizhijingdejishibei，xiangduieryanfenbugengweimiji，xianghupengzhuangdegailvgenggao。suoyi

，xingxixianghupengzhuangzaiyuzhouzhongshifenpubian。

科學觀測表明，很多星係中心都“藏匿”有(you)百(bai)萬(wan)到(dao)百(bai)億(yi)倍(bei)太(tai)陽(yang)質(zhi)量(liang)的(de)超(chao)大(da)質(zhi)量(liang)黑(hei)洞(dong)。如(ru)通(tong)過(guo)觀(guan)測(ce)銀(yin)河(he)係(xi)中(zhong)心(xin)數(shu)十(shi)顆(ke)恒(heng)星(xing)的(de)運(yun)動(dong)，利(li)用(yong)恒(heng)星(xing)動(dong)力(li)學(xue)方(fang)法(fa)，科(ke)學(xue)家(jia)測(ce)定(ding)銀(yin)心(xin)中(zhong)存(cun)在(zai)一(yi)顆(ke)約(yue)400萬倍太陽質量的黑洞。

“越來越多的證據表明，每個星係中心都可能隱藏著一個超大質量黑洞。”雷衛華表示
，早在2017年，天文學家便利用事件視界望遠鏡，首次拍攝到距離地球5600萬光年的M87星係中心超大質量黑洞（約60億倍太陽質量）的陰影。

雷衛華說
，更大的新星係伴隨星係“碰撞”產生。星係中心將形成間距1到100千秒差距（1秒差距約為3.26光年）的超大質量雙黑洞係統。

目前
，科學家觀測這類超大質量雙黑洞
，主要是通過高分辨率多波段望遠鏡，對雙黑洞軌道進動導致的特性星係形態、稍小黑洞穿過大質量黑洞吸積盤時所產生的準周期性光變、雙黑洞產生的譜線雙峰結構以及雙黑洞潮汐瓦解形成的間歇性光變等進行觀測。

超大質量雙黑洞係統的演化分為三個階段。首先，雙黑洞各自與其周圍物質和恒星相互作用
，逐漸靠近；其次，通過動力學摩擦和拋射恒星等過程，雙黑洞距離進一步減小，但隨著周圍恒星被逐漸拋射掉，雙黑洞靠近變得越來越困難
，形成“最終秒差距問題”（兩個黑洞的間距會在1秒差距後便無法再靠近），這可以通過考慮星係並合形成非球對稱物質分布等方式解決；最後，如果兩顆黑洞靠得足夠近，其軌道演化將由引力波輻射主導
，導致超大質量雙黑洞快速演化直至最終發生並合。

有助於了解銀河係與仙女座星係並合

雷衛華說，這次發現的超大質量雙黑洞
，距離我們隻有8900萬光年，是目前為止已發現的距離地球最近的超大質量雙黑洞係統。

在此之前

，科學家探測到離地球最近的超大質量雙黑洞位於4.7億光年之遙的星係NGC 6240，比NGC 7727遠6倍左右。研究還發現
，NGC 7727本身就是兩個小的漩渦星係在大約10億年前碰撞的結果。

雷衛華認為
，NGC 7727離地球如此之近，為科學家提供了一個研究超大質量雙黑洞係統的絕佳機會。

通過高分辨率光譜觀測，科學家可以分辨出黑洞周圍的恒星動力學信息。研究人員首次直接測出這兩個超大質量黑洞的質量，分別為1.5億倍太陽質量和630萬倍太陽質量。同時


，分辨出這兩個超大質量雙黑洞相距隻有500秒差距（約1600光年）。

“這是首個利用動力學方法，確認間距小於千秒差距的超大質量雙黑洞係統。”雷衛華說。

間距如此之小
，意味著NGC 7727中心超大質量雙黑洞將會很快並合。雷衛華介紹
，這個“很快”是相對宇宙演化而言
，實際上並合將發生於2.5億年後，大概相當於太陽係繞銀河係一周再次回到原點所需要的時間，“我們肯定是無法見證這一壯觀的並合過程了。”

事實上，科學家不止一次發現即將並合的超大質量雙黑洞係統，以及通過其他方式（多為利用雙黑洞導致的間接效應）發fa現xian的de一yi些xie候hou選xuan體ti，但dan因yin觀guan測ce的de不bu確que定ding性xing

，這zhe些xie候hou選xuan體ti是shi否fou為wei超chao大da質zhi量liang雙shuang黑hei洞dong本ben身shen就jiu存cun在zai較jiao多duo爭zheng議yi

，且qie這zhe些xie候hou選xuan體ti都dou離li地di球qiu太tai遠yuan，更geng難nan確que定ding雙shuang黑hei洞dong的de間jian距ju以yi及ji並bing合he時shi間jian。

雷衛華說
，這次發現極具吸引力

，一旦最終研究結果得以確認
，將具有重要的科學意義。NGC 7727julidiqiuhenjin，qieshuangheidongdejulizhenghaochuyuzuizhongtongguoyinlibofusheersunshiguidaojiaodongliangxingchengshuangheidongbinghezhiqiandejieduan，zhegejieduanduiyanjiuchaodazhiliangshuangheidongxitongyanhuazhiguanzhongyao。qizishenyunhanzhefengfudediancifushexianxiang
，kenenghuichuxianrulianggemingliangdeX射線核或射電核、周期性光變
、雙峰發射線等特征。

同tong時shi

，該gai發fa現xian也ye強qiang烈lie暗an示shi著zhe，在zai本ben地di宇yu宙zhou中zhong


，存cun在zai很hen多duo類lei似si這zhe樣yang的de超chao大da質zhi量liang雙shuang黑hei洞dong等deng待dai我wo們men去qu發fa現xian。研yan究jiu這zhe些xie係xi統tong，對dui我wo們men了le解jie未wei來lai銀yin河he係xi與yu仙xian女nv座zuo星xing係xi的de並bing合he幫bang助zhu很hen大da。

銀河係“車禍”不會殃及地球

科學家一致認為，雙黑洞並合的結果是在星係中心誕生一個質量更大的超大質量黑洞，這是黑洞增長形成超大質量黑洞的主要途徑。

雷衛華說，與恒星級雙黑洞並合一樣，星係中心超大質量雙黑洞的並合也會產生很強的引力波輻射。2016年，美國激光幹涉引力波天文台首次直接探測到恒星級質量雙黑洞並合產生的引力波事件GW150914，開啟了引力波天文學新紀元。

leiweihuajieshao，chaodazhiliangshuangheidongbinghesuochanshengdeyinlibopinlvbuzaidimianyinlibotanceqijiguanggansheyinlibotianwentaidetancefanwei。duiyubaiwantaiyangzhiliangdechaodazhiliangshuangheidongbingheshijian，qifushedeyinlibopinlvzaihaohezipinduan，zheshiweilaikongjiandipinyinlibotanceqi，ruwoguode“天琴”“太極”和歐洲LISA項目主要的探測對象。而幾億到幾十億太陽質量的雙黑洞並合產生的引力波頻率在極低頻（納赫茲到微赫茲），隻能通過脈衝星計時陣列進行探測。

兩個星係相撞，會出現恒星“打群架”的場景嗎
？距離地球如此近

，會對我們造成什麼影響嗎？“星係的並合對整個星係而言
，並無毀滅性影響。”雷lei衛wei華hua肯ken定ding地di說shuo
，星xing係xi中zhong恒heng星xing之zhi間jian的de距ju離li，相xiang對dui恒heng星xing大da小xiao來lai說shuo非fei常chang遙yao遠yuan，兩liang個ge星xing係xi中zhong恒heng星xing相xiang互hu碰peng撞zhuang的de概gai率lv極ji低di，因yin此ci這zhe類lei並bing合he不bu會hui導dao致zhi大da量liang恒heng星xing對dui撞zhuang的de災zai難nan場chang麵mian。

他認為，銀河係與同處本星係團的仙女座星係並合尚且如此，距離8900萬光年的NGC 7727，就更加不用我們“操心”了。星係並合導致的超大質量雙黑洞並合除了產生較強的低頻引力波輻射
，以及導致星係形態的變化之外，不會對地球構成影響。

chaodazhiliangshuangheidongzaiyuzhouzhongcunlianghenda，qichanshengdehenduoyinliboyinweitairuoerwufafenbian，zhexiexinhaodiejiaxingchengleyinlibobeijingzaosheng。kexuejiatongguotancezhexieyinlibobeijingzaosheng
，jiukeyigusuanchuyouduoshaochaodazhiliangshuangheidongzhengzaixiangdiqiufusheyinlibo。

目前
，天文學家已經觀測到不少黑洞並合的“宇宙車禍現場”。這(zhe)種(zhong)並(bing)合(he)是(shi)星(xing)係(xi)增(zeng)長(chang)的(de)主(zhu)要(yao)方(fang)式(shi)。研(yan)究(jiu)表(biao)明(ming)
，大(da)質(zhi)量(liang)星(xing)係(xi)可(ke)能(neng)是(shi)次(ci)級(ji)星(xing)係(xi)多(duo)次(ci)並(bing)合(he)的(de)結(jie)果(guo)。並(bing)合(he)也(ye)是(shi)星(xing)係(xi)形(xing)態(tai)形(xing)成(cheng)的(de)原(yuan)因(yin)。碰(peng)撞(zhuang)過(guo)程(cheng)中(zhong)，星(xing)係(xi)中(zhong)的(de)氣(qi)體(ti)壓(ya)縮(suo)，使(shi)得(de)大(da)量(liang)恒(heng)星(xing)快(kuai)速(su)形(xing)成(cheng)，星(xing)暴(bao)星(xing)係(xi)由(you)此(ci)形(xing)成(cheng)。

同時
，部分特殊形態的星係也可能由碰撞而來

，如車輪星係可能是一個小星係垂直穿過一個大漩渦星係的結果。