在距离地球约12亿光年的宇宙深处,天文学家捕捉到一场震撼的“三重奏”——三个星系正以每秒数百公里的速度相互靠近,最终将融合为一个超级星系。更令人惊叹的是,每个星系的中心都潜伏着一个超大质量黑洞,它们同时释放出强烈的射电辐射,形成宇宙中罕见的“三重活动星系核”(Triple AGN)系统。这一发现被命名为J1218/1219+1035,为研究星系演化与黑洞合并提供了前所未有的天然实验室。
美国海军研究实验室的天体物理学家艾玛·施瓦茨曼领导的团队,通过美国甚大阵列(VLA)和欧洲极长基线干涉网(VLBI)的联合观测,首次确认了这一系统的存在。她表示:“三星系合并本身就极为罕见,而三个黑洞同时活跃的情况更是前所未见。这就像宇宙在向我们展示一场‘黑洞芭蕾’,每个舞者都在以独特的方式相互作用。”研究显示,三个黑洞均以接近光速的速度喷射出高能粒子流,形成长达数万光年的射电喷流,其能量足以照亮整个星系团。
天文学家最初通过广域红外巡天探测器(WISE)的数据注意到这一区域存在异常红外辐射,暗示可能有多个活动星系核。进一步的光学观测发现,两个星系已开始重叠,中心相距约7.4万光年,且均包含活跃的黑洞。更意外的是,第三个星系位于约31.6万光年外,其气体尾迹直接指向前两者,证实它也是合并体系的一部分。这种“三体”结构在近邻宇宙中仅发现过两例,而J1218/1219+1035是首个三个黑洞均发射强烈射电波的系统。
星系合并被认为是宇宙中大质量星系形成的主要机制。例如,我们的银河系在130亿年的历史中可能经历了至少三次重大合并。然而,三星系同时合并的概率极低,因为这需要三个星系在几乎相同的时间抵达同一区域。施瓦茨曼解释:“双星系合并相对常见,但三星系合并就像三个人同时跳入同一个漩涡——需要精确的时机和位置。”这种极端环境为研究黑洞动力学提供了绝佳机会:第三个黑洞的介入可能加速或干扰另外两个黑洞的合并进程,甚至可能将其中一个黑洞“踢出”宿主星系。
研究团队强调,这一发现得益于中红外选择技术与高精度射电成像的结合。传统光学、紫外或X光观测在此类系统中效果有限,因为尘埃和气体会遮挡黑洞的直接信号,而射电波段则能穿透这些屏障,揭示隐藏的黑洞活动。未来,天文学家计划利用詹姆斯·韦伯太空望远镜(JWST)等设备,以不同波长持续监测这一系统,试图捕捉黑洞合并前的关键动态,甚至寻找更多类似的三重黑洞体系。
目前,J1218/1219+1035的命运仍充满悬念。根据模拟,三个黑洞可能在数亿年内开始相互环绕,最终通过引力波辐射损失能量,形成双黑洞系统,而第三个黑洞可能被抛出或继续参与“舞蹈”。这一过程不仅将验证爱因斯坦广义相对论的极端预言,也可能揭示宇宙中超大质量黑洞的终极归宿。正如施瓦茨曼所说:“我们正在见证宇宙中最剧烈的天体物理过程之一,而这一切才刚刚开始。”











