Астрономы зафиксировали редкое явление в далекой галактике J0148-4214: в ней, предположительно, находятся три активные сверхмассивные черные дыры. Галактика удалена от Земли настолько, что ее свет шёл 12,5 миллиардов лет. Это означает, что наблюдаемая система существовала уже через 1,3 миллиарда лет после Большого взрыва.
Наблюдения проводились с помощью космического телескопа «Джеймс Уэбб». Прямое изображение черных дыр получить не удалось — их обнаружили по движению ионизированного водорода в аккреционных дисках. Спектрограф NIRSpec позволил измерить скорости газа вокруг каждого из трех объектов.
Массы черных дыр значительно различаются. Самая крупная из них оценивается в 80 миллионов солнечных масс. Вторая, расположенная на расстоянии около 620 световых лет от первой, имеет массу примерно 600 тысяч солнечных масс. Третья находится дальше — примерно в 5500 световых лет от центра — и ее масса составляет около 2 миллионов солнечных масс, что сопоставимо с половиной массы черной дыры в центре Млечного Пути.
Особенность второй, менее массивной черной дыры в том, что она поглощает вещество с очень высокой скоростью, предположительно превышающей так называемый предел Эддингтона. Однако такой режим не может быть устойчивым длительное время, поскольку избыточное излучение из аккреционного диска препятствует дальнейшему падению газа.
Одно из возможных объяснений конфигурации системы — слияние галактик. Две меньшие черные дыры могли оказаться рядом, попав в более крупную галактику, где уже существовала массивная черная дыра. Это согласуется с гипотезой о том, что в ранней Вселенной рост сверхмассивных черных дыр мог ускоряться за счет слияний.
Судьба третьей черной дыры остается неопределенной. Она может либо со временем сблизиться с двумя другими, либо покинуть галактику из-за гравитационных взаимодействий. В рамках классической задачи трех тел возможен сценарий, при котором одна из черных дыр получает импульс и выбрасывается из системы. Аналогичный процесс известен в Млечном Пути для сверхскоростных звезд, покидающих Галактику после взаимодействия со сверхмассивной черной дырой.
Слияние подобных массивных объектов должно сопровождаться гравитационными волнами, но современные наземные детекторы регистрируют лишь высокочастотные сигналы от менее массивных черных дыр. Для наблюдения низкочастотных волн от сверхмассивных систем планируется космическая обсерватория LISA, запуск которой ожидается в 2030-х годах.
На данный момент направление движения третьей черной дыры в системе J0148-4214 не измерено, поэтому нельзя определить, столкнется ли она с другими объектами или продолжит движение в межгалактическом пространстве. Наблюдения этого объекта дают информацию о возможных механизмах быстрого роста черных дыр на ранних этапах эволюции Вселенной.
Читайте также: Летающие сферические аэроботы отправятся исследовать пещеры на спутнике Сатурна Титане