天线星系内部可能潜藏着一个隐藏的超大质量黑洞
天线星系的ALMA图像（左）和JWST NIRCam（右）合成图像（仅显示重叠区域和NGC 4038）。各个区域以矩形表示。图片来源：arXiv（2026年）。DOI：10.48550/arXiv.2605.21879
（神秘的地球uux.cn）据美国物理学家组织网（Shreejaya Karantha）：天文学家可能在著名的天线星系NGC 4038/4039中发现了一个隐藏的超大质量黑洞，这对以壮观恒星爆发闻名的碰撞星系。该研究结果的论文于5月21日发布在arXiv预印本服务器上。
一个受欢迎的目标
天线星系是一对相撞螺旋，距离地球约7000万光年，是两个富含气体的星系合并的最近实例。该系统也是同类中最年轻的之一。这两个合并的星系被称为触角星系，因为碰撞剥离了恒星、气体和尘埃的长尾，形似昆虫的触角。这一相互作用引发了本地宇宙中最强烈的恒星形成爆发之一，使天线成为研究星系如何通过相互作用生长的广泛实验室。
星系合并不仅仅能点燃恒星形成。它们引力扰动会将气体引导到银河中心，触发那里的超大质量黑洞吸积，形成活跃的星系核（AGN）。然而，天线目前只显示出以星暴活动为主的光谱，没有任何黑洞在积极进食的迹象。然而，之前一项分析合并系统中大质量星团的研究发现，其中一个星系核心附近的亮度发生了一些变化。天文学家们现在很好奇这是否与AGN活动有关。
S3和S4的多波段视图。图片来源：arXiv（2026年）。DOI：10.48550/arxiv.2605.21879
寻找闪烁
在这项新研究中，由日本光学院大学小麦真也领导的天文学家团队利用ALMA观测了100 GHz的天线星系。他们在大约两个月半的时间里观察了该系统52次。通过这样做，团队专门寻找时间变异性——观测之间通量的变化。
毫米级发射的快速变化可以很好地说明发射区域的物理尺寸。由于信息无法以超光速传播，亮度变化无法瞬间传播到一个大型物体上。例如，如果天文学家观察到一个光源在仅仅2天内亮度变化，产生该光的区域必须比光在2天内能传播的距离更小——大约2光日宽。
观测揭示了NGC 4039核心附近两个致密源，分别为S3和S4。S3看起来略微伸展，其亮度超过典型的超新星遗迹或X射线双星。然而，它没有显示出任何变异性。因此，团队认为它可能源自年轻大质量星团的某种辐射，尽管不排除AGN起源的可能性。
隐蔽AGN
第四季更为引人注目。它的通量变化仅为13天。这种变异速率限制了发射区域的大小，不超过13光日（0.01秒差距）。该区域过于紧凑，不适合形成恒星、超新星遗迹或尘埃云。研究人员解释说，其尺寸的极限大致相当于一个施瓦茨希尔德半径，即一个质量达1000万颗太阳的超大质量黑洞。
此外，其观测频率下的亮度温度超过一百万开尔文。如果光是由热过程产生的，比如与恒星形成相关的过程，那么温度预计不会达到如此高的数值。相反，高温指向非热源，可能与超大质量黑洞附近的能量活动有关。
如果这些天体中的任何一个实际上是AGN，它们应该发射“硬”高能X射线。然而，硬X射线中无法探测到S3和S4。研究人员认为，只有当AGN是康普顿厚的AGN时才有可能：即一个深埋在气体和尘埃中，甚至高能X射线也无法逃逸的核。
他们在新论文中写道：“我们的观测可能表明，早期相互作用星系中可能已经存在被遮蔽的AGN。”
研究人员提醒，确认需要更多更宽频范围的观测，以更好地理解两个源的发射。后续的红外光谱学和用NuSTAR的X射线观测，最终可能揭示S4是否真的是变异数据所暗示的隐藏黑洞。
目前，这项研究提供了天线系统的更新图景。与纯粹的星爆合并不同，合并可能在相对早期的相互作用阶段就已经存在一个深度遮蔽、活跃进食的超大质量黑洞。
出版信息
小木真也等，《天线星系中的AGN？》，arXiv（2026年）。DOI：10.48550/arxiv.2605.21879
