利用双子座北望远镜的档案数据，一组天文学家测量了迄今为止发现的最大的一对超大质量黑洞。两个超大质量黑洞的合并是一种早就被预测到的现象，尽管它从未被观测到。这对巨大的粒子对解释了为什么这样的事件在宇宙中似乎不太可能发生。

几乎每个大质量星系的中心都有一个超大质量黑洞。当两个星系合并时，它们的黑洞可以形成双星对，这意味着它们彼此处于束缚轨道上。人们推测这些双星注定最终会合并，但这从未被观察到。几十年来，这样的事件是否可能发生的问题一直是天文学家讨论的话题。

在《天体物理学杂志》最近发表的一篇论文中，一组天文学家对这个问题提出了新的见解。

该团队使用来自夏威夷双子座北望远镜（NSF NOIRLab 运营的国际双子座天文台的一半）的数据来分析位于椭圆星系B2 0402+379 内的超大质量黑洞双星。它是唯一一个被足够详细地解析以分别看到两个物体的超大质量黑洞双星，并且它保持着仅24 光年的最小直接测量距离的记录。虽然这种紧密的分离预示着一次强大的合并，但进一步的研究表明，这对粒子在这个距离上已经停滞了超过30 亿年，这就引出了一个问题：到底是什么阻碍了？

为了更好地了解该系统的动态及其停滞的合并，该团队查看了双子座北的双子座多目标摄谱仪（GMOS）的档案数据，这使他们能够确定黑洞附近恒星的速度。

斯坦福大学物理学教授、该论文的合著者罗杰罗马尼(Roger Romani) 表示：“GMOS 出色的灵敏度使我们能够绘制出接近星系中心时恒星速度增加的情况。” “这样，我们就能推算出那里黑洞的总质量。”

研究小组估计，这对黑洞的质量比太阳大280 亿倍，这使得这对黑洞成为有史以来测量到的最重的双黑洞。这一测量不仅为双星系统的形成及其宿主星系的历史提供了有价值的背景，而且还支持了一个长期存在的理论，即超大质量双黑洞的质量在防止潜在合并方面发挥着关键作用。

美国国家科学基金会国际双子座天文台项目主任马丁斯蒂尔表示：“国际双子座天文台的数据档案蕴藏着一座未开发的科学发现金矿。” “对这个超大质量黑洞双星的质量测量是一个令人惊叹的例子，说明了探索这一丰富档案的新研究的潜在影响。”

了解这个双星系统是如何形成的可以帮助预测它是否以及何时与—— 合并，并且一些线索表明该双星系统是通过多个星系合并形成的。首先，B2 0402+379是一个“化石星团”，这意味着它是整个星系团中的恒星和气体合并成一个巨大星系的结果。此外，两个超大质量黑洞的存在，加上它们巨大的总质量，表明它们是由来自多个星系的多个较小黑洞合并而成的。

星系合并后，超大质量黑洞不会正面相撞。相反，当它们进入结合轨道时，它们开始互相弹射。每经过一次，能量就会从黑洞转移到周围的恒星。当它们失去能量时，这对粒子被拖得越来越近，直到它们相距仅光年，引力辐射接管并合并。这一过程已在成对的恒星质量黑洞中被直接观测到，—— 首次记录的实例是在2015 年通过引力波探测得到的，—— 但从未在超大质量双黑洞中观测到过。

凭借对该系统极端质量的新认识，研究小组得出结论，需要异常大量的恒星来减慢双星轨道的速度，以便它们能够如此接近。在此过程中，黑洞似乎喷射了几乎所有附近的物质，使星系的核心缺乏恒星和气体。由于没有更多材料来进一步减慢两者的轨道，它们的合并在最后阶段陷入停滞。

罗曼尼说：“通常情况下，具有成对较轻黑洞的星系似乎有足够的恒星和质量，可以将两者快速结合在一起。” “因为这对恒星太重，所以需要大量的恒星和气体才能完成工作。但是这个双星系统已经完全清除了中央星系中的此类物质，使其进入静止状态，为我们的研究做好准备。”

这对粒子是否会克服停滞并最终在数百万年的时间尺度上合并，或者继续永远徘徊在轨道上，仍有待确定。如果它们确实合并，产生的引力波将比恒星质量黑洞合并产生的引力波强大一亿倍。

这对星系有可能通过另一次星系合并来克服最终距离，这将向系统中注入额外的物质，或者可能是第三个黑洞，使这对星系的轨道减慢到足以合并。然而，考虑到B2 0402+379 作为化石星团的地位，另一次星系合并的可能性不大。

斯坦福大学本科生、该论文的主要作者Tirth Surti 表示：“我们期待对B2 0402+379 的核心进行后续调查，看看其中存在多少气体。” “这应该让我们更深入地了解超大质量黑洞最终是否可以合并，或者它们是否会被困为双星系统。”