天文學家應用了一種被稱為“引力透鏡效應”的現象，當來自遙遠物體的光被視線范圍內的大量質量如星系所彎曲時就會發生這種現象。這種透鏡可以大量放大和放大光線并產生相同天體的重復圖像。這些重復圖像的配置可以用來解碼目標的復雜性和銳化圖像。

在這項新研究中，引力透鏡系統被稱為MG B2016+112。錢德拉探測到的X射線是由這個系統發射的，當時宇宙只有20億年的年齡，而目前宇宙的年齡將近140億年。

哈佛和史密森天體物理中心(CfA)的Dan Schwartz領導了這項研究，他指出：“如果沒有這樣一個天然放大鏡，我們在X射線中觀察和理解如此遙遠的物體的努力將會失敗。”

這項最新研究建立則是在新論文合著者Cristiana Spingola領導的早期工作的基礎上，她目前在意大利博洛尼亞的意大利國家天體物理研究所(INAF)工作。通過對MG B2016+112的射電觀測，她的團隊發現了一對快速增長的超大質量黑洞的證據，而它們之間的距離只有650光年。他們發現兩個候選黑洞可能都有噴流。

通過基于射電數據的引力透鏡模型，Schwartz和他的同事得出結論，他們從MG B2016+112系統中檢測到的三個X射線源一定是兩個不同物體的透鏡作用的結果。這兩個發出X射線的物體很可能是一對成長中的超大質量黑洞或一個成長中的超大質量黑洞及其噴流。這兩個天體的估計距離跟無線電觀測結果一致。

之前錢德拉對成長中的超大質量黑洞對或三人隊伍的測量通常都涉及離地球更近的天體或天體之間的距離更大。以前曾觀察到離地球更遠的一個X射線噴流，其光線是在宇宙只有目前年齡的7%時發出的。然而，噴流的發射跟黑洞相隔約有16萬光年。

目前的結果是重要的，因為它提供了關于早期宇宙中黑洞的增長速度和可能的雙黑洞系統的探測的關鍵信息。引力透鏡放大來自這些遙遠天體的光，否則這些天體就會太微弱而無法探測到。從MG B2016+112中的一個天體中檢測到的X射線光可能比沒有透鏡時要亮300倍。

Spingola說道：“天文學家已經發現了質量比太陽大數十億倍的黑洞，它們是在大爆炸后幾億年形成的，當時宇宙的年齡只有現在的幾個百分點。我們想要解開這些超大質量黑洞如何如此迅速地獲得質量的謎團。”

引力透鏡效應的推進可能會使研究人員能估計有多少包含兩個超大質量黑洞的系統，它們之間的距離小到足以產生引力波，這些將來可以用太空探測器觀測到。

“在許多方面，這個結果是一個令人興奮的概念證明，說明這個'放大鏡'可以幫助我們以一種新穎的方式揭示遙遠的超大質量黑洞的物理學。如果沒有這種效果，錢德拉將不得不延長幾百倍的觀察時間，即使這樣也無法揭示復雜的結構，”論文共同作者、CfA和雅蓋隆大學的Anna Barnacka說道。據悉，她開發了將引力透鏡變成高分辨率望遠鏡的技術來銳化圖像。

“由于引力透鏡的作用，更長的錢德拉觀測可能能區分黑洞對和黑洞加噴流的解釋。我們也期待著在未來應用這項技術，尤其是即將投入使用的新的主要光學和無線電設施的觀測將提供數以萬計的目標，”Schwartz總結道。

MG B2016+112中的一個天體的X射線位置的不確定性在一個維度上是130光年，在另一個垂直維度上是2000光年。這意味著，該源可能所在區域的大小比典型的無光柵的錢德拉源的相應區域小100多倍。在X射線天文學中，對于這個距離的源來說，如此精確的位置確定是無與倫比的。