天文学家首次观察到星系合并的最后阶段，穿透厚厚的气体和尘埃壁，看到成对的超大质量黑洞越来越近，以及黑洞的快速增长。
在大多数（如果不是全部）星系的中心，都有质量是太阳数百万到数十亿倍的超大质量黑洞。例如，在我们银河系的核心，存在着人马座 A*，它的大小约为 450 万个太阳质量。
先前的研究发现，星系的合并可能有助于推动超大质量黑洞的增长。该研究表明，碰撞星系核心的黑洞可能会合并，变得更大。[当星系碰撞时：伟大星系碰撞的照片]
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星系合并很可能为超大质量黑洞提供充足的机会来撕裂恒星并吞噬物质。这种破坏释放出非凡的光量，并且很可能是类星体背后的驱动力，类星体是宇宙中最明亮的天体之一。
然而，新的工作作者表示，对基于合并的超大质量黑洞增长模型的支持已被证明是复杂的。虽然一些研究表明类星体和合并星系之间存在联系，但其他研究发现没有这种关联。
类星体和合并星系之间明显缺乏联系的一种可能解释是，围绕这些星系旋转的气体和尘埃很可能严重遮蔽了黑洞。即使在合并的早期阶段，当星系相隔超过 16,000 光年时，情况也是如此。计算机模拟表明，这种掩盖在合并的最后阶段达到顶峰，此时星系核之间的距离小于 10,000 光年，研究作者说。
现在，研究人员已经观察到几对处于合并晚期的星系，它们的中心超大质量黑洞正在相互靠近。这些发现揭示了更大的黑洞可能是如何产生的。
科学家们首先通过筛选 NASA 尼尔·格雷尔斯雨燕天文台 10 年的 X 射线数据，寻找隐藏的黑洞。当黑洞吞噬物质时，这种“活跃”黑洞可以产生高能 X 射线，即使穿过厚厚的气体和尘埃云也能看到。
接下来，研究人员通过梳理 NASA 哈勃太空望远镜和夏威夷凯克天文台的数据，寻找与这些 X 射线发现相匹配的星系。一种称为自适应光学的技术，即凯克天文台的计算机控制的可变形反射镜，有助于锐化恒星图像，“从而大大提高了分辨率”，研究主要作者迈克尔·科斯 (Michael Koss) 告诉 Space.com。科斯是加利福尼亚州奥克兰市尤里卡科学研究公司的天体物理学家。
他说：“这就像从 20/200 的视力（在法律上是盲人）变为 20/20 的视力，帮助我们以惊人的细节看到星系。”
图片来源：M. 科斯 (尤里卡科学公司)/NASA/ESA；凯克图像：M. 科斯 (尤里卡科学公司)/W.M. 凯克天文台；Pan-STARRS 图像：M. 科斯 (尤里卡科学公司)/全景巡天望远镜和快速响应系统
总而言之，科学家们分析了使用凯克天文台观测到的 96 个星系和哈勃档案馆中的 385 个星系。所有这些星系都位于距地球平均 3.3 亿光年的地方，在宇宙尺度上相对较近，并且许多星系的大小与银河系相似。
研究人员发现，超过 17% 的这些星系在其中心存在一对黑洞，这是星系合并晚期的迹象。这些发现与研究人员的计算机模拟相符，后者表明，隐藏在富含气体和尘埃的星系中的高度活跃但严重被遮蔽的黑洞是许多超大质量黑洞合并的原因。
科斯说：“星系合并可能是黑洞增长的关键途径。”
我们自己的银河系目前正在与邻近的仙女座星系合并，两个星系核心的超大质量黑洞最终将碰撞在一起，科斯说。
科斯说：“目前，星系相隔数百万光年，但我们正以每小时 250,000 英里 [400,000 公里/小时] 的速度向仙女座移动。” “在 60 亿年后，将不再有银河系或仙女座星系——只有一个大星系。”
NASA 备受期待的詹姆斯·韦伯太空望远镜计划于 2021 年发射，可能会提供尘埃弥漫、严重遮蔽的星系合并的更好视野。来自下一代超大型地面望远镜（例如三十米望远镜、欧洲极大望远镜和巨型麦哲伦望远镜）的自适应光学系统也可能带来改进的图像，科斯说。研究人员表示，詹姆斯·韦伯太空望远镜还应该能够测量附近黑洞对中每个成员的质量、增长率和其他物理特征。
这项新工作于今天（11 月 7 日）在线详细介绍在《自然》杂志上。
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