|
Три сверхмассивные черные дыры в одной галактике
|
|
|
|
Международная группа астрономов под руководством Института внеземной физики им. Макса Планка идентифицировала три активно аккрецирующие сверхмассивные черные дыры в галактике J0148-4214. Материя падает в черные дыры из окружающих их аккреционных дисков.
|
|
|
|
Галактика расположена на расстоянии более 12,5 миллиардов световых лет от Земли. На таком расстоянии становится очевидным само расширение пространства. Поэтому галактика, по-видимому, удаляется от нас, вызывая смещение ее света в сторону более длинных волн, что приводит к так называемому красному смещению z = 5,02.
|
|
|
|
Используя это красное смещение, исследователи рассчитали огромное расстояние до галактики. Она находится так далеко, что ее свет прошел 12,5 миллиардов лет. Таким образом, мы видим галактику такой, какой она появилась всего через 1,2 миллиарда лет после Большого взрыва.
|
|
|
|
«Это первое свидетельство существования трёх активных чёрных дыр в одной галактике в далёкой Вселенной», — говорит Ханна Юблер, руководитель исследовательской группы в MPE и ведущий автор исследования. Исследование опубликовано в журнале Astronomy & Astrophysics.
|
|
|
|
Две чёрные дыры расположены в центре галактики и разделены всего 620 световыми годами в проекции. Третья чёрная дыра находится во внешней области галактики, на расстоянии приблизительно 5500 световых лет от центра. «Это говорит о том, что процессы в ранней Вселенной эффективно сближали массивные чёрные дыры, создавая предпосылки для слияний массивных чёрных дыр, которые мы ожидаем обнаружить с помощью будущих обсерваторий гравитационных волн», — говорит Юблер.
|
|
|
|
|
|
|
Теории эволюции галактик, основанные на наблюдениях, предполагают, что на ранних этапах истории Вселенной галактики приблизились друг к другу на очень близкое расстояние и слились. В процессе слияния черные дыры в их центрах также сливались, порождая еще более массивные черные дыры в центрах слившихся галактик.
|
|
|
|
Исследователи идентифицировали черные дыры по их спектральным отпечаткам: сигнатурам атомов водорода, движущихся с высокой скоростью в гравитационном потенциале черных дыр. В центральной области спектр демонстрирует сложную структуру, лучше всего объясняемую двумя черными дырами, расположенными в непосредственной близости друг от друга.
|
|
|
|
Чтобы разделить два центральных источника, команда применила спектроастрометрию — метод, который точно измеряет пространственные сдвиги в линейном излучении по всей галактике. Это позволило определить положения черных дыр, хотя их нельзя пространственно разрешить как отдельные точечные источники. Третья черная дыра была обнаружена во внешней области.
|
|
|
|
Анализ дает массы черных дыр приблизительно 80 миллионов, 0,6 миллиона и 2 миллиона солнечных масс. Самая массивная черная дыра аккрецирует с меньшей скоростью, чем расположенная рядом черная дыра массой 0,6 миллиона солнечных масс, которая активно питается и даже превышает максимальную скорость аккреции, предсказанную основными теориями роста черных дыр (предел Эддингтона).
|
|
|
|
«Данные JWST позволили нам не только идентифицировать три черные дыры, но и оценить их массы, скорости аккреции и звездную массу галактики», — говорит доктор Джованни Маццолари, второй автор исследования и научный сотрудник MPE. «Мы обнаружили общую звездную массу около 1,3 миллиарда солнечных масс, и черные дыры составляют значительную часть этой массы».
|
|
|
|
Ожидается, что центральная пара черных дыр сольется в течение следующих нескольких сотен миллионов лет. «Эти результаты чрезвычайно интересны», — добавляет Роберто Майолино, профессор Кембриджского университета и соавтор исследования. «Они предполагают, что слияние черных дыр может быть дополнительным, быстрым путем их быстрого роста в ранней Вселенной».
|
|
|
|
Третья черная дыра, расположенная вне ядра, может быть остатком предыдущего слияния, смещена от центра гравитационным отталкиванием или в настоящее время мигрирует внутрь.
|
|
Последствия для исследований
|
|
|
|
Эти наблюдения демонстрируют, что интегральная спектроскопия поля является важным инструментом для идентификации множественных активных черных дыр в далеких галактиках. Без пространственно-разрешенной информации, предоставляемой NIRSpec-IFS, вероятно, была бы обнаружена только одна из трех черных дыр.
|
|
|
|
Источник
|
