Три сверхмассивные черные дыры в одной галактике: телескоп «Джеймс Уэбб» зафиксировал тройную систему в ранней Вселенной

Астрономы получили убедительные доказательства существования сразу трёх активно растущих сверхмассивных чёрных дыр в одной галактике ранней Вселенной. Уникальная система получила обозначение J0148-4214 и находится настолько далеко от Земли, что его свет добирался до нас 12,5 миллиарда лет. Благодаря этому исследователи получили редкую возможность рассмотреть процессы поглощения вещества чёрными дырами в той галактике, какой она являлась всего через 1,2 миллиарда лет после зарождения Вселенной.

Открытие стало возможным благодаря пространственно разрешённой спектроскопии на приборе NIRSpec космического телескопа «James Webb». Астрономы зафиксировали уникальное трио черных дыр с разбросом масс от сотен тысяч до десятков миллионов солнечных. Данная система устроена необычно: пока две черные дыры образуют плотный дуэт в самом центре галактики (их разделяет около 620 световых лет в проекции), третий объект держится обособленно на окраине — в 5500 световых годах от центральной пары.

Черные дыры удалось идентифицировать по спектральным признакам — линиям водорода, уширенным из-за высокой скорости движения газа в их гравитационном поле. Для разделения сигналов от двух центральных источников исследователи применили метод спектроастрометрии, позволяющий определять положение объектов даже без их прямого пространственного разрешения.

Как выяснили астрономы, самый крупный гигант растет не так быстро, как его относительно небольшой «сосед» с массой порядка 600 тысяч масс Солнца. Поглощение материи этой меньшей черной дырой идет с аномально высокой скоростью, выходящей за предел Эддингтона — гипотетический максимум, который базовые физические модели допускают для роста подобных объектов. Для масштаба: суммарная масса всех звезд в этой галактике достигает порядка 1 миллиарда солнечных.

Собранные данные подтверждают гипотезу о том, что именно столкновения и гравитационные танцы галактик на рассвете Вселенной подстегивали аномально быстрый рост черных дыр. Моделирование показывает: две центральные гигантские дыры неизбежно сольются в единый объект, хотя по космическим меркам на это уйдет еще пару сотен миллионов лет. Куда интереснее судьба третьего, отдаленного участника системы. Ученые пока спорят о его природе: это может быть как «изгнанник», выбитый из центра галактики мощнейшим гравитационным импульсом от прошлых катастроф, так и очередной космический странник, который только начинает свое медленное падение к общему ядру.

Результаты исследования, проведённого международной группой астрономов под руководством Института внеземной физики имени Макса Планка в рамках обзора BlackTHUNDER, опубликованы в журнале Astronomy & Astrophysics.

Источник: mpg.de