Астрономы обнаружили в одной галактике сразу три активные сверхмассивные чёрные дыры. Галактика настолько далека, что мы видим её такой, какой она была менее чем через 1,3 миллиарда лет после Большого взрыва. Находка даёт новые аргументы в пользу того, что чёрные дыры в ранней Вселенной быстро росли в том числе благодаря слияниям, рассказывает Space.com.

Что удалось увидеть

Галактика J0148-4214 находится так далеко, что «Джеймс Уэбб» не смог напрямую разглядеть сами чёрные дыры. Вместо этого спектрограф NIRSpec измерил движение водорода в аккреционных дисках вокруг каждой из них.

«Это первое свидетельство трёх активных чёрных дыр в одной галактике в далёкой Вселенной. Оно показывает, что в ранней Вселенной процессы эффективно сводили массивные чёрные дыры вместе, подготавливая почву для тех слияний, которые мы рассчитываем регистрировать будущими гравитационно-волновыми обсерваториями», — отметила руководитель исследования Ханна Ублер из Института внеземной физики Макса Планка.

Звёздная масса галактики составляет около 1,3 миллиарда солнечных масс, и чёрные дыры составляют заметную её часть.

Как устроена тройка

Две чёрные дыры находятся в центре галактики и разделены примерно 620 световыми годами. Одна из них очень массивна — около 80 миллионов масс Солнца. Вторая значительно меньше — около 600 тысяч солнечных масс, но растёт чрезвычайно быстро, превышая предел Эддингтона. Такой режим «переедания» не может длиться долго: излучение аккреционного диска рано или поздно начнёт отбрасывать вещество.

Третья чёрная дыра расположена примерно в 5500 световых годах от центра и имеет массу около двух миллионов солнечных. Это примерно половина массы Стрельца A* в центре Млечного Пути. Считается, что она, а возможно и меньшая из центральных, попала в галактику в результате слияний с другими галактиками.

«Эти результаты чрезвычайно интересны. Они говорят о том, что слияния чёрных дыр могли быть дополнительным быстрым путём их роста в ранней Вселенной», — подчеркнул Роберто Майолини из Кембриджского университета.

Столкнутся ли они?

Не факт, что все три в итоге сольются. В системах из трёх тел возможны сложные взаимодействия. Более массивная чёрная дыра могла «захватить» меньшую из пары и выбросить третью с высокой скоростью — примерно так, как Стрелец A* иногда выбрасывает гиперскоростные звёзды из Млечного Пути.

Пока нет данных о направлении движения третьей чёрной дыры, поэтому нельзя сказать, ждёт ли её слияние или она уже покидает галактику. Если она улетела, то через 12,5 миллиарда лет может до сих пор странствовать в межгалактическом пространстве.

Почему это важно для будущего

Слияния сверхмассивных чёрных дыр порождают длинноволновые гравитационные волны, которые наземные детекторы вроде LIGO пока не улавливают. Для их регистрации готовят космическую обсерваторию LISA Европейского космического агентства — три аппарата в треугольной формации с плечами около 2,5 миллиона километров. Её запуск планируется на середину 2030-х годов.

Исследование опубликовано в журнале Astronomy & Astrophysics.

Вкратце

В галактике, существовавшей менее чем через 1,3 миллиарда лет после Большого взрыва, обнаружены три активные сверхмассивные чёрные дыры. Это первое такое свидетельство в далёкой Вселенной. Находка поддерживает идею, что слияния помогали чёрным дырам быстро набирать массу. При этом третья чёрная дыра может не столкнуться с остальными, а быть выброшенной из системы. Работа опубликована в журнале Astronomy & Astrophysics.