Trong khi các hố đen trở nên vô hình trước khoảng không tăm tối của vũ trụ thì hai hố đen này lại sáng rực khi khí và bụi mà chúng ăn đang tăng tốc cũng như được làm nóng lên đến nhiệt độ cao. Cả hai thiên thể, quay quanh nhau, được biết đến là nhân thiên hà hoạt động.

Nhân thiên hà hoạt động là các hố đen siêu lớn giải phóng các luồng vật chất sáng và gió mạnh có thể định hình chính các thiên hà nơi chúng được tìm thấy.

Cặp hố đen này là cặp hố đen gần nhất được phát hiện qua ánh sáng có thể nhìn thấy và ánh sáng tia X. Trong khi các cặp hố đen khác cũng từng được quan sát trước đây thì chúng thường ở xa hơn nhiều. Các nhà thiên văn học đã phát hiện ra những hố đen này đang nhảy múa với nhau ở trung tâm của một cặp thiên hà va chạm có tên là MCG-03-34-64 cách đây 800 năm ánh sáng.

Các nhà thiên văn học đã tình cờ tìm thấy các hố đen khi các quan sát của Kính Hubble cho thấy 3 tia sáng chói bên trong luồng khí phát sáng của một thiên hà.

"Chúng tôi không mong đợi sẽ chứng kiến thứ gì đó như thế này", chủ nhiệm nghiên cứu Anna Trindade Falcão thuộc Trung tâm Vật lý thiên văn Harvard - Smithsonian cho hay trong một thông báo. Theo nhà nghiên cứu này: "Cảnh tượng trên không phải hiện tượng phổ biên trong khu vực vũ trụ gần đó và tiết lộ cho chúng ta có điều gì đó đang diễn ra bên trong thiên hà".

Nhóm nghiên cứu trên rất thích thú khi Hubble phát hiện ra 3 điểm nhiễu xạ quang học trong một khu vực tập trung của thiên hà MCG-03-34-64. Các điểm nhiễu xạ xuất hiện khi ánh sáng từ một vùng vũ trụ nhỏ uốn cong quanh gương bên trong kính thiên văn.

Các quan sát của Hubble được thực hiện bằng ánh sáng quang học, có thể nhìn thấy bằng mắt thường, nhưng các nhà thiên văn học không chắc chắn về những gì họ đang nhìn thấy. Nhóm nghiên cứu của Falcão đã xem xét lại vùng thiên hà này bằng Đài quan sát Chandra dưới ánh sáng tia X.

Khi các nhà khoa học quan sát thiên hà bằng Đài Chandra, họ có thể xác định chính xác hai nguồn ánh sáng tia X mạnh khớp với các nguồn sáng quang học mà Hubble phát hiện, nhà nghiên cứu Falcão cho biết. "Chúng tôi ghép các mảnh ghép này lại với nhau và đưa ra kết luận rằng chúng tôi có khả năng đang quan sát hai lỗ đen siêu lớn nằm gần nhau".

Nhóm nghiên cứu cũng đã tham khảo dữ liệu sóng vô tuyến quan sát lưu trữ do Đài quan sát thiên văn vô tuyến Karl G. Jansky Very Large Array ở Socorro, New Mexico thu thập. Bộ đôi hố đen này cũng được phát hiện đã phát ra sóng vô tuyến năng lượng cao.

“Khi bạn nhìn thấy ánh sáng mạnh trong bước sóng quang học, tia X và sóng vô tuyến, rất nhiều thứ có thể bị loại trừ, để đưa ra kết luận rằng chúng chỉ có thể là các hố đen gần nhau. Khi bạn ghép tất cả các mảnh lại với nhau, bạn sẽ có được bức tranh về bộ đôi (nhân thiên hà hoạt động) này”, nhà nghiên cứu Falcão cho biết.

Trong khi đó, xung nhiễu xạ thứ ba mà Hubble quan sát được có nguồn gốc chưa xác định và nhóm nghiên cứu cần nhiều dữ liệu hơn để hiểu nó có thể là gì. Nguồn sáng đó có thể là từ luồng khí bị chấn động bởi sự giải phóng vật chất mạnh mẽ từ một trong hai hố đen.

“Chúng ta sẽ không thể nhìn thấy tất cả những điều phức tạp này nếu không có độ phân giải tuyệt vời của Hubble”, nhà nghiên cứu Falcão cho biết.

Các nhà thiên văn học đã quan sát thấy các cặp hố đen gần nhau hơn hai hố đen này thông qua kính viễn vọng vô tuyến, nhưng các cặp hố đen đó chưa được quan sát ở các bước sóng ánh sáng khác.

Cả hai hố đen siêu lớn đều từng là trung tâm của các thiên hà tương ứng, nhưng một vụ sáp nhập thiên hà đã đưa hai vật thể lại gần nhau hơn nhiều. Cuối cùng, theo NASA, vòng xoắn chặt chẽ của chúng sẽ dẫn đến một vụ sáp nhập trong khoảng 100 triệu năm nữa, gây ra sự giải phóng năng lượng của sóng hấp dẫn hoặc gợn sóng trong cấu trúc của không gian và thời gian.