Международная группа астрономов под руководством специалистов Института внеземной физики Общества Макса Планка обнаружила в одной галактике сразу три активно питающихся сверхмассивных чёрных дыры. Объект J0148-4214 находится более чем в 12,5 млрд световых лет от Земли. Его наблюдаемый свет сформировался примерно через 1,2 млрд лет после Большого взрыва, сообщает ScienceDaily.
Расстояние до галактики исследователи определили по красному смещению — растяжению световых волн из-за расширения Вселенной. Для J0148-4214 этот показатель составил z=5,02. Две чёрные дыры расположены рядом с центром галактики и разделены примерно 620 световыми годами, а третья находится на расстоянии около 5500 световых лет от него.
Следы всех трёх объектов удалось обнаружить по характерным спектральным признакам водорода. Под действием их гравитации газ движется с огромной скоростью, оставляя заметные изменения в излучении. В центральной области сложная картина водородных линий указывала не на один, а на два близко расположенных источника.
Разделить их сигналы помогла спектроастрометрия — метод, позволяющий отслеживать небольшие смещения положения спектральных линий. Наблюдения провели с помощью ближнего инфракрасного спектрографа космического телескопа James Webb в режиме интегральной полевой спектроскопии. Без такой пространственной информации астрономы, вероятно, приняли бы три активные чёрные дыры за одну.
Массы обнаруженных объектов сильно различаются: около 80 млн, 600 тыс. и 2 млн солнечных масс. При этом наиболее массивная чёрная дыра поглощает вещество медленнее своего меньшего соседа, скорость роста которого превышает предел Эддингтона — максимальный показатель, предусмотренный базовыми моделями аккреции. Звёздная масса всей галактики оценивается примерно в 1,3 млрд солнечных масс, и чёрные дыры составляют значительную её долю.
Две центральные чёрные дыры, как ожидается, сольются в течение нескольких сотен миллионов лет. Третий объект может быть остатком прежнего слияния, отброшенным от центра гравитационной отдачей, либо постепенно приближаться к нему. По словам Ханны Юблер, это первое свидетельство существования трёх активных чёрных дыр в одной далёкой галактике, а результаты указывают на то, что слияния могли стать быстрым механизмом роста таких объектов в ранней Вселенной.