一项新研究表明，在星系团的中心，巨大的黑暗区域形成了四叶三叶草的形状。这是宇宙中的一个首次发现——科学家们首次在同一个地方观察到两组由黑洞形成的此类黑暗区域。
当星系中心的超大质量黑洞喷射出的物质形成巨大的“瓣状”结构时，就会产生这些黑暗区域。这些结构在射电频谱中可见，但在X射线频谱中却是黑暗的空洞。研究人员首次在同一地点发现了四组瓣状结构。
同一区域存在多组瓣状结构并非闻所未闻，但它们通常尺寸不同且相距较远，不像这个三叶草形状的特征。“我们系统的特别之处在于，这四组瓣状结构都距离中心等距，”博洛尼亚大学（意大利）的天体物理学博士生Francesco Ubertosi说，他利用X射线研究星系团。Ubertosi领导了发表在《天体物理学杂志通讯》上的新研究。
所有这些瓣状结构看起来尺寸相同，并且围绕一个中心轴。这表明这两对瓣状结构几乎同时形成。
有问题的星系团RBS 797距离地球39亿光年，并且已经得到了充分研究。研究人员早就知道那里存在射电瓣。特别是，Ubertosi的工作建立在对该区域的2013年研究之上，该研究发现X射线空洞与射电瓣重叠——这些区域在钱德拉X射线天文台中显示为黑暗。Ubertosi说，这支持了那里的黑洞“挖空”了该区域周围物质的观点。
Ubertosi和他的团队试图回答的主要问题是：他们能否在X射线数据中找到与额外射电瓣形状匹配的空洞？“就像我们有一个故事，”Ubertosi说，“但有两种不同的讲述方式”，而射电和X射线观测应该是一致的。
超大质量黑洞通常会从顶部和底部以两条高速射流（称为相对论性喷流）喷射粒子。“喷流在达到一定距离后会扩张，并‘推开我们看到的周围的X射线气体’，”Ubertosi说。喷流在周围物质中开辟一条路径，并“在X射线中形成气泡状的凹陷，”他说。
麻省理工学院（MIT）的天体物理学家Michael McDonald表示，X射线空洞可以与一个人在水下吹泡泡进行比较。McDonald研究超大质量黑洞及其周围物质的演化，并未参与此项研究。“你可以看到水中的气泡……或者如果你能以某种方式探测到空气，”他说。看到水中的空隙就像探测X射线空洞，而测量气泡中的气体就像探测射电波。
2019年，Ubertosi的导师获得了钱德拉太空望远镜的使用时间，以便更详细地检查该天体。当他们得到结果时，他们在钱德拉的X射线读数中看到了四个空洞，与四个射电瓣相匹配。
更重要的是，他们试图测量这两组瓣状结构之间的年龄差异，发现它们的年龄差异不到1000万年——Ubertosi说，在星系尺度上，这差异并不算大。
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它们的年龄差距很小，支持了两种可能的解释，这两种解释也由2013年研究的作者提出，当时他们在射电频谱中发现了额外的瓣状结构。解释一：两颗近距离轨道运行的超大质量黑洞同时活跃起来，并导致了这些瓣状结构。或者解释二：一个黑洞被抛离了它的轴线，可能是因为它与另一个黑洞合并，然后旋转，将喷流喷向新的方向。但Ubertosi说，这些额外的瓣状结构在过去任何X射线勘测中都没有被看到，而过去的勘测暴露时间可能不够长。
McDonald表示，这两种理论在理论上都站得住脚，但他认为双黑洞的解释“更有吸引力”，因为它除了引力波之外，还可以代表一种研究黑洞合并的新途径。
McDonald说，团队的结果很有说服力，但如果图像能更精细两到三倍，他们就能确定。他说，这项工作“是我们能做到的最好的，在没有发射新的耗资数十亿美元的X射线望远镜的情况下。”
研究人员将继续探测RBS 797星系团。在Ubertosi的下一个项目中，他希望能够解决这个四叶三叶草是由两个黑洞还是一个黑洞形成的争论。
