有趣的是，椭圆星系的大小随红移有很强的演化关系。对高红移星系的研究表明近邻椭圆星系的大小是红移为2的同等质量的椭圆星系大小的3－5倍[7]。观测发现，红移为2时，椭圆星系已经大量形成,但是大质量椭圆星系的最终形成则是在红移小于1之后[9]。目前，关于大质量椭圆星系的形成，开奖，天文学家提出了快模式和慢模式两种演化途径。 无论何种演化途径，星系之间的相互作用和各种并合过程都起着重要的作用。

　　4. 未来之路：星系中心黑洞的合并和引力波

　　星系中心常伴有超大质量的黑洞，质量从几百万个太阳质量到数十亿个太阳质量。星系的并合会激发中心黑洞质量的增长，而且中心黑洞也会互相吸引以至于并合。当两个黑洞之间的距离为几十个秒差距时，它们就组成一个双黑洞的束缚系统了。这个系统在并合前通过辐射引力波和与周围的恒星、气体相互作用丢失能量和角动量。在这一过程中，一些恒星被踢出局（slingshot ejection），双黑洞系统绕转的轨道收缩。随着双黑洞之间距离逐步缩小，引力波辐射加强，而当它们之间的距离小于0.01-0.001个秒差距时，强的引力波辐射会使得双黑洞的轨道半径加速缩小。当双黑洞并合时，引力波辐射达到峰值。

　　关于双黑洞系统的并合，无论观测还是理论研究都是天体物理领域一项重要课题。目前，激光干涉引力波天文台（LIGO）已经探测到两个引力波源，它们都是源于恒星级双黑洞的并合，这是黑洞并合的直接观测证据。

　　由于黑洞并合时，辐射的引力波波长随黑洞质量的增加而增加。所以若要探测相互作用星系中心超大质量黑洞的并合，则需更长基线干涉的空间引力波探测设备。目前，高分辨的钱德拉（Chandra）X 射线卫星已经探测到了位于并合星系NGC 6240中两个相距大约一千个秒差距的活动星系核（图10），而活动星系核的中心一定有超大质量黑洞。虽然这两个超大质量黑洞的并合还需很长一段时间，但却是既定的未来之路，值得期待！

　　图10. 相互作用星系NGC 6240。左边是哈勃空间望远镜提供的光学图像，右边是Chandra X射线望远镜提供的X射线图像。从右边的图像可以清楚看到中心两个活动星系核。（图片来源：https://apod.nasa.gov/apod/ap021128.html）

　　参考文献

　　[1] Arp H.1967, ApJ, 148, 321

　　[2] Toomre A. & Toomre,J. 1973, Scientific American, 229, 36

　　[3] van Dokkum P. G. 2005, ApJ, 2005,130, 2647

　　[4] Renzini，A. 2007, ASP Conference Series, 380, 309

　　[5] Liu F.S. et al. 2008, MNRAS, 385, 23

　　[6] Naab T. 2013, Proceedings IAU Symposium No. 295

　　[7] Barnes J.E. & Hernquist L.1996, ApJ, 471, 115

　　[8] Springel, V., White, S. D. M. 1999, MNRAS, 307,162

　　[9] Daddi E. et al., 2005，ApJ, 626, 680

　　夏晓阳，天津师范大学研究员、天体物理中心主任。毕业于北京师范大学天文系（1968年），1979年-1982年就读于北京大学地球物理系天体物理专业并获硕士学位，1987年获第一届中英奖学金支持到英国Durham大学访问工作一年，之后一直从事星系的形成和演化的观测研究。

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