本文发表于《大众科学》的前博客网络，反映了作者的观点，不一定反映《大众科学》的观点
上个月，当科学家宣布了新的证据，表明在一个遥远的星系中，两个巨大的黑洞正在彼此螺旋靠近，注定要发生一场灾难性的合并时，他们引起了广泛关注。不止一位非记者、非科学家的朋友兴奋地向我提到了这个新闻。（至少其中一位朋友忽略了黑洞距离我们 35 亿光年，而不是在我们后院的部分。）
这是一个非常酷的发现。它也与我一直在阅读的关于射电星系、类星体和黑洞研究历史的内容不谋而合。这提醒人们，有时一些想法会被搁置多年，甚至几十年，然后以新的形式重新出现。
我的意思是，这项新研究来自哥伦比亚大学的科学家，他们分析了包括哈勃在内的太空望远镜的数据，并得出结论，在类星体 PG 1302-102 的中心，两个超大质量黑洞将在大约 10 万年后合并。（来自加州理工学院的一个团队首先发现了这对黑洞，并在今年早些时候发表了他们的研究结果。）类星体是一些有史以来观测到的最明亮和最遥远的天体，是一种活动星系核 (AGN)。在 20 世纪 50 年代，当天文学家发现第一个活动星系核——射电星系，它们通常比类星体更近，也更不极端——他们认为他们看到的是两个星系碰撞。这是一个不错的猜测。通过光学望远镜，第一个已知的射电星系天鹅座 A，看起来像两个星系在碰撞。但情况很快变得更加复杂。1953 年，天文学家表明，天鹅座 A 的射电辐射来自两个对称的瓣状物，呈哑铃状排列。许多研究人员正确地推测，这个哑铃中心的一些微小物体一定为两个瓣状物提供动力。
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到 20 世纪 50 年代末，大多数科学家已经将星系碰撞假说搁置一边。他们的新任务是弄清楚这些奇异天体中心隐藏着什么。候选者包括质量为数百万甚至数十亿个太阳的“超巨星”、从其他维度向我们宇宙倾泻能量的白洞、中子星团以及反物质-物质湮灭。最终，科学家们接受了今天被广泛接受的解释：类星体、射电星系和其他活动星系核都由狂暴的超大质量黑洞提供动力。
当然，如果哥伦比亚大学和加州理工学院的科学家是正确的，PG 1302-102 包含的不是一个而是两个中心超大质量黑洞。这就是旧想法重新出现的地方：原因是 PG 1302-102 很可能是两个星系合并的产物。
理论家在 20 世纪 80 年代重新提出了碰撞星系假说，以解释类星体与其他星系的不同之处。到那时，似乎大多数星系的核中都包含超大质量黑洞。但只有大约百分之一的星系具有活动核。它们有什么不同？是什么导致它们发光？自然是碰撞的星系。
这个想法并不是指恒星相互碰撞并爆炸：恒星之间的距离非常远，即使在合并的星系中，直接碰撞的可能性也很小。相反，该理论认为，当星系合并时，会导致阻力和扭矩以及一般的轨道扰动，将恒星和云从它们通常的路径上撞开，在某些情况下，会将它们螺旋式地送入类星体中心的黑洞。随之而来的黑洞吞噬狂潮产生了我们地球上识别为类星体的辐射喷泉。
哥伦比亚大学的研究人员之一佐尔坦·海曼说，自 20 世纪 80 年代以来，类星体的碰撞星系模型一直保持得相当好。“自 20 世纪 80 年代以来，已经进行了大量的理论工作，特别是更复杂的模拟，表明当两个星系合并时，大量气体被驱动到星核，这可以点亮类星体，”他在一封电子邮件中写道。“还有大量的观测工作表明，类星体与恒星形成的爆发有关（这是最近合并的另一个迹象），并且许多类星体的宿主星系（这些宿主通常很难看到）看起来像正在合并的星系，或者是一个显示出扰动形状的单个星系，表明最近发生了合并。” 然而，海曼说，现在的图景更加微妙。最大、最亮的类星体可能是星系碰撞的结果，但对于较小的星系和较暗的类星体，情况尚不清楚。
正如可观测宇宙边缘的现象通常情况一样，问题依然存在。其中包括：有多少类星体包含多个超大质量黑洞？这些黑洞最终会合并，还是会无限期地相互环绕运行？
PG 1302-102 提出了答案。“我们几乎 100% 确定大多数星系在某个时候都有一对[黑洞]，”海曼在电话中告诉我。“这直接源于我们知道每个星系通常在中心都有一个黑洞——这是一个 20 年前的发现。A：所有星系中心都有黑洞。B：星系一直在合并。从这两件事来看，黑洞合并经常发生是完全显而易见的。你看到的每个星系很可能在过去几十亿年里都与另一个星系合并过。问题是，这两个黑洞是否已经合并，或者它们是否仍然存在？”
认为环绕运行的黑洞对可能永远不会合并的原因被称为“最后秒差距问题”。这个想法是，如果你有一对相距遥远的环绕运行的黑洞，除非有什么东西降低它们的轨道，使它们逐渐靠近，否则它们没有理由合并。你需要摩擦力才能实现这一点。但是，如果周围没有任何东西产生摩擦力怎么办？这些黑洞如何才能靠得足够近以合并？这是一个非常棘手的问题。（物质如何环绕黑洞运行并到达事件视界被吞噬也是一个问题。那是另一篇文章的主题。）“有些人认为最后秒差距问题无法解决——黑洞会被挂起[环绕运行并且永远无法合并]，”海曼说。“这是我们论文的另一个重要之处。这些黑洞相距百分之一秒差距。显然，它们设法解决了臭名昭著的最后秒差距问题。”