Hình ảnh Hubble ở trên cho thấy một thiên hà kỳ lạ, được gọi là Mrk 273. Hình dạng kỳ lạ - bao gồm trung tâm sáng hồng ngoại và đuôi dài kéo dài vào không gian trong 130 nghìn năm ánh sáng - là dấu hiệu mạnh mẽ cho thấy sự hợp nhất giữa các thiên hà.
Các quan sát cận hồng ngoại đã tiết lộ một hạt nhân có nhiều thành phần, nhưng trong nhiều năm, các chi tiết của một cảnh tượng như vậy vẫn bị che khuất bởi bụi. Với dữ liệu tiếp theo từ Kính viễn vọng Keck, có trụ sở tại Hawaii, các nhà thiên văn học đã xác minh rằng vật thể này là kết quả của sự hợp nhất giữa các thiên hà, với trung tâm sáng hồng ngoại bao gồm hai hạt nhân thiên hà hoạt động mạnh mẽ được cung cấp bởi các lỗ đen siêu lớn.
Ở trung tâm của mọi thiên hà là một lỗ đen siêu lớn. Trong khi cái tên nghe có vẻ thú vị, lỗ đen siêu lớn của chúng tôi, Sgr A * lại khá yên tĩnh. Nhưng ở trung tâm của mọi sớm thiên hà hiện ra ngược lại: một hạt nhân thiên hà hoạt động (viết tắt là AGN). Có rất nhiều AGN trong Vũ trụ gần đó, nhưng câu hỏi đặt ra: làm thế nào và khi nào các lỗ đen này hoạt động?
Để tìm câu trả lời, các nhà thiên văn học đang xem xét việc hợp nhất các thiên hà. Khi hai thiên hà va chạm, các lỗ đen siêu lớn rơi về phía trung tâm của thiên hà hợp nhất, dẫn đến một hệ thống lỗ đen nhị phân. Ở giai đoạn này, chúng vẫn còn các lỗ đen yên tĩnh, nhưng có khả năng sẽ sớm hoạt động.
Sự tích tụ của vật chất vào một lỗ đen yên tĩnh ở trung tâm của một thiên hà sẽ cho phép nó phát triển kích thước, dẫn đến sự kiện hạt nhân được bật lên và trở thành hoạt động, Tiến sĩ Vivian U, tác giả chính của nghiên cứu, nói với Tạp chí Vũ trụ. Vì tương tác thiên hà cung cấp phương tiện cho vật chất khí trong các thiên hà tiền nhân để mất động lượng góc và phễu về phía trung tâm của hệ thống, nó được cho là có vai trò kích hoạt AGN. Tuy nhiên, thật khó để xác định chính xác cách thức và thời điểm trong một hệ thống hợp nhất, việc kích hoạt này xảy ra.
Mặc dù người ta đã biết rằng một AGN có thể bật bật lên trước khi sự kết hợp cuối cùng của hai lỗ đen, nhưng không biết điều này sẽ xảy ra khi nào. Khá nhiều hệ thống không lưu trữ AGN kép. Đối với những người làm điều đó, chúng tôi không biết liệu đánh lửa đồng bộ xảy ra hay không.
Mrk 273 cung cấp một ví dụ mạnh mẽ để nghiên cứu. Nhóm nghiên cứu đã sử dụng các thiết bị cận hồng ngoại trên Kính thiên văn Keck để thăm dò bụi. Quang học thích ứng cũng loại bỏ các ảnh hưởng làm mờ do bầu khí quyển Trái đất gây ra, cho phép hình ảnh sạch hơn nhiều - phù hợp với Kính viễn vọng Không gian Hubble, từ mặt đất.
Một dòng cú đấm là Mrk 273, một hệ thống sáp nhập thiên hà giai đoạn cuối tiên tiến, chứa hai hạt nhân từ các thiên hà tiền nhân chưa kết hợp hoàn toàn, tiến sĩ giải thích. Sự hiện diện của hai lỗ đen siêu lớn có thể dễ dàng nhận thấy các đĩa khí quay nhanh bao quanh hai hạt nhân.
Cả hai hạt nhân đã được bật lên bằng chứng là dòng chảy chuẩn trực (một chữ ký AGN điển hình) mà chúng tôi quan sát thấy Tiến sĩ U nói với tôi. Một lượng năng lượng cao như vậy được giải phóng từ cả hai lỗ đen siêu lớn cho thấy Mrk 273 là một hệ thống AGN kép. Những kết quả thú vị này đánh dấu một bước quan trọng trong việc tìm hiểu làm thế nào các vụ sáp nhập thiên hà có thể biến thành một hố đen siêu lớn.
Nhóm nghiên cứu đã thu thập dữ liệu cận hồng ngoại cho một mẫu lớn các vụ sáp nhập thiên hà ở các trạng thái hợp nhất khác nhau. Với bộ dữ liệu mới, Tiến sĩ U nhắm mục tiêu để hiểu bản chất của sự hình thành sao hạt nhân và hoạt động AGN có thể thay đổi như thế nào khi một hệ thống thiên hà tiến triển thông qua sự tương tác.
Kết quả sẽ được công bố trên Tạp chí Vật lý thiên văn (bản in sẵn tại đây).
