Три сверхмассивных черных дыры в радиусе 6000 световых лет от центра древней галактики в представлении нейрохудожника. Черных дыр звездной массы во Вселенной много, а вот СМЧД — товар штучный.
Трем медведям в одной берлоге ужиться сложно. По-другому обстоит дело со сверхмассивными черными дырами, особенно в ранней Вселенной — в эпоху стремительного роста и слияния космологических сущностей. Международная группа астрономов впервые в истории обнаружила сразу три сверхмассивные черные дыры (СМЧД, англ. supermassive black hole, SMBH) в одной галактике. Сверхмассивной считается черная дыра, чья масса в 100 000 или более раз превышает массу Солнца (M⊙).
Уникальная система находится в галактике J0148-4214, свет от которой добирался до Земли более 12,5 млрд лет. Это означает, что ученые наблюдают объект таким, каким он был всего через 1,2 млрд лет после Большого взрыва.
Открытие сделала команда под руководством специалистов Института внеземной физики Общества Макса Планка. Результаты опубликованы в журнале Astronomy & Astrophysics.
По словам авторов работы, это первое свидетельство существования трех активных СМЧД в одной галактике столь далекой от нас и недалекой от «сотворения мира» эпохи.
Начало сближения СМЧД (изображение сгенерировано нейросетью)Две в центре, одна на окраине
Две черные дыры расположены практически бок о бок в центральной части галактики. Расстояние между ними составляет всего около 620 световых лет. Третий объект находится значительно дальше — примерно в 5500 световых годах от центра. По космическим меркам это тоже немного — для сравнения, диаметр Млечного Пути составляет 100-105 тысяч световых лет, а сверхмассивная черная дыра у нас одна.
Все три черные дыры продолжают активно расти, поглощая окружающее вещество через аккреционные диски. Именно благодаря этому процессу исследователям удалось их обнаружить.
Для поиска ученые использовали спектральные «отпечатки» водорода. Газ, вращающийся вокруг черных дыр с огромными скоростями, оставляет характерные следы в спектре излучения. Особенно сложной оказалась центральная область галактики, где сигналы двух объектов буквально накладывались друг на друга.
Чтобы разделить их, исследователи применили метод спектроастрометрии — технологию сверхточного измерения пространственных смещений источников излучения. Без таких ухищрений астрономы, скорее всего, увидели бы лишь одну черную дыру вместо трех.
Если бы не сверхточная спектроастрометрия, никто бы не догадался, что черных дыр не одна, а три.Одна из дыр растет слишком быстро
Расчеты показали, что массы объектов составляют около 80 млн, 2 млн и 600 тыс. солнечных масс (8*107 M⊙, 2*106 M⊙, 6*105 M⊙).
Самой любопытной оказалась наименее массивная черная дыра. Несмотря на «наилегчайший вес» для своего класса, она поглощает вещество настолько интенсивно, что превышает предел Эддингтона — теоретический максимум скорости аккреции, который долгое время считался естественным ограничителем роста черных дыр. Мал ноготок, да остер, как метко замечает поговорка.
Ученые оценили массу самой галактики примерно в 1,3*109 M⊙. Для столь молодой и не самой крупной галактики наличие сразу трех массивных черных дыр выглядит весьма необычно. Опять же для сравнения масса нашей галактики оценивается в 1,5 трлн (1,5 * 1012) M⊙. Масса «родной» СМЧД Стрелец A* примерно равна 4,3*106 M⊙.
Раскаленный газовый контур (экзосфера) СМЧД Стрелец A* в центре Млечного Пути.Бурная молодость Вселенной
По современным представлениям, галактики в ранней Вселенной часто сталкивались и сливались друг с другом. Вместе с ними сближались и их центральные черные дыры.
Исследователи считают, что обнаруженная система может быть прямым свидетельством таких процессов. По расчетам, две центральные черные дыры должны слиться через несколько сотен миллионов лет.
Третий объект пока остается в «серой зоне». Он может оказаться остатком предыдущего галактического слияния, черной дырой, выброшенной из центра гравитационным толчком, либо объектом, который только начинает движение к ядру галактики.
Авторы работы полагают, что подобные системы помогут понять, каким образом сверхмассивные черные дыры смогли вырасти до гигантских размеров всего за несколько сотен миллионов лет после рождения Вселенной.
Эти результаты чрезвычайно интересны. Они предполагают, что слияния черных дыр могут быть дополнительным быстрым путем их роста в ранней Вселенной.Роберто Майолино
Боевая троица крупным планом. Два объекта в центре и один примерно на 13:30. Изображение JWST.Космический телескоп «Джеймс Уэбб» обнаруживает далекие объекты в режиме 24/7. Некоторые находки оказываются незамеченными сразу и попадаются на глаза астрофизиков через годы. Впрочем, с точки зрения космологии это мгновения. О такой «находке задним числом» — свежий материал Hi-Tech Mail.
Источник новости: hi-tech.mail.ru
