JWST обнаружил три активные чёрные дыры в ранней галактике
Свет от галактики J0148-4214 шёл до Земли 12,5 млрд лет. Наблюдения указывают, что сближения и слияния чёрных дыр могли ускорять их рост в ранней Вселенной, однако судьба одной из трёх дыр пока не ясна.
Астрономы обнаружили три активные чёрные дыры в галактике J0148-4214, которую мы видим такой, какой она была менее чем через 1,3 млрд лет после Большого взрыва. По словам руководителя исследования Ханны Убри из Института внеземной физики Макса Планка, это первое свидетельство существования трёх активных чёрных дыр в одной галактике далёкой Вселенной.
Сама галактика имеет красное смещение 5,0167. Телескоп James Webb не различил чёрные дыры напрямую: прибор NIRSpec измерил движение ионизированного водорода в газе, который с высокой скоростью обращается в аккреционных дисках вокруг них. Эти данные позволили оценить массы объектов, темпы аккреции и массу звёзд галактики.
Две чёрные дыры расположены в центре J0148-4214 на расстоянии 620 световых лет друг от друга. Масса более крупной составляет около 80 млн масс Солнца, второй — около 600 тыс. масс Солнца. Последняя поглощает газ быстрее эддингтоновского предела — теоретической границы устойчивой аккреции; авторы отмечают, что такой режим не может сохраняться долго.
Третий объект находится примерно в 5500 световых годах от центра галактики и имеет массу около 2 млн солнечных масс. Общая звёздная масса J0148-4214 оценивается в 1,3 млрд масс Солнца. Исследователи предполагают, что по меньшей мере третья, а возможно и вторая чёрная дыра попали в систему в результате слияний галактик.
Наблюдение поддерживает гипотезу о том, что слияния были одним из быстрых путей роста массивных чёрных дыр в ранней Вселенной. Но говорить о неизбежном слиянии всех трёх объектов преждевременно: направление движения третьей чёрной дыры измерить пока нельзя. Она может сближаться с центральной парой, а может быть выброшена из галактики при гравитационном взаимодействии трёх тел.
Слияния массивных чёрных дыр должны создавать низкочастотные гравитационные волны. Для их регистрации нужны космические детекторы; Европейское космическое агентство планирует запустить обсерваторию LISA в середине 2030-х годов.