无限星系: 一颗位于两颗巨型带环核之间的直接坍缩超大质量黑洞候选体

我们报告发现了一个z=1.14的异常天体,拟称为$\infty$星系,其位于JWST COSMOS场的成像中。其rest-frame近红外光主要由两个紧凑核构成,其中恒星质量约为$10^{11}$太阳质量,投影分离距离为10 kpc。两个核都围绕它们呈现突出的环形或壳状结构,使星系呈现类似数字8或$\infty$符号的外观。其形貌类似于近距离系统II Hz 4,该系统由两颗具有平行盘的星系进行头-on碰撞,导致在两个盘心周围形成碰撞环。Keck光谱、VLA射电数据和Chandra X射线数据显示,$\infty$星系中包含一个正在活动吸积的超大质量黑洞(SMBH),其类星体级射电和X射线亮度令人惊讶的是,该SMBH并未与两个核中的任何一个相关联,而是位于两者之间,在位置和径向速度上都位于其中。此外,根据NIRCAM F150W滤波器中的多余辐射,我们推断该SMBH位于一个向外扩展的H$\alpha$发射气体分布中,其rest-frame等效宽度范围为400-2000 Å。该气体覆盖了整个系统宽度,并可能在碰撞发生处被冲击和压缩,在星系尺度上相当于子弹星系中发生的情形。我们建议该SMBH是在碰撞后的立即时刻,在气体密集且高度湍动的条件下,在该气体中形成的。