När en galax sammanslagning sker mellan två gasrika galaxer blir alla stjärnor och gas i galaxerna väldigt tätt packade. Denna miljö tvingar alla supermassiva svarta hål i galaxens centrum att samlas.
"För första gången har vi visat hur supermassiva svarta hål kan binda snabbt i gasrika galaxsammanslagningar", säger huvudförfattaren Dr. Michael Tremmel från ICRAR.
"Vi fann att stjärnmiljöerna i gasrika galaxer tillåter supermassiva svarta hål att komma nära varandra och samtidigt tar gasen i dessa miljöer bort tillräckligt med energi för att de supermassiva svarta hålen ska kunna binda."
Bindande mekanismer för supermassiva svarta hål i stora sammanslagningar har traditionellt fallit i två kategorier:"våldsam avslappning" och "dynamisk friktion".
"Våldsam avslappning beskriver ett scenario där ett binärt supermassivt svart hål befinner sig i en kall stjärnkusp som våldsamt skakar de centrala svarta hålen för att binda", säger medförfattaren Dr. Duncan Forgan, från ICRAR.
"Men vi fann att även för mycket massiva galaxer med mycket täta centrala stjärnmiljöer är avslappningstiderna för långa, där stjärnmiljön förstör det initiala binära supermassiva svarta hålssystemet innan bindning äger rum."
Den andra mekanismen är dynamisk friktion. Detta beskriver den långsamma överföringen av energi och fart från ett centralt supermassivt svart hål till de omgivande stjärnorna.
"Dynamisk friktion är effektiv endast om det centrala supermassiva svarta hålet är omgivet av en kompakt stjärnhop", säger Dr Tremmel.
"Eftersom många galaxer har centrala supermassiva svarta hål, som inte är inbäddade i kompakta stjärnhopar, insåg vi att vi behövde ta reda på om det fanns ett annat sätt för supermassiva svarta hål att smälta samman snabbt."
För sina simuleringar använde forskarna N-kroppskoden GAEA, som är särskilt lämpad för modellering av gasrika galaxsammanslagningar.
"Medan tidigare arbete var begränsat av beräkningsupplösning och därför bara delvis kunde lösa dessa täta stjärnmiljöer, använder vi en ny zoom-in-teknik som gör att vi kan lösa dessa regioner med oöverträffad detalj," säger medförfattaren professor Lucio Mayer, också från ICRAR.
"Vi fann att gasrika galaxsammanslagningar mycket snabbt kan producera extremt täta stjärnmiljöer runt de sammanslagna supermassiva svarta hålen och denna täta miljö kan snabbt dränera energin från det binära systemet vilket gör att de supermassiva svarta hålen binder sig inom cirka 100 miljoner år."
Denna forskning publicerades i The Astrophysical Journal Letters.
