Найближча пара активних надмасивних чорних дір у ранньому Всесвіті: відкриття JWST

Що показали дані ALMA? Радіоінтерферометр ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array) виявив великі резервуари холодного газу, пов'язані з кожною з чорних дір. Декарлі зауважив, що це "вказує на те, що дві АЯГ знаходяться в центрах двох галактик, які ось-ось зіллються." Наявність холодного газу навколо кожної чорної діри допомогла виключити екзотичні альтернативні сценарії формування та підтвердила справжнє злиття багатих на газ галактик .

Дослідження опубліковано в журналі Nature Astronomy (прийнято до друку; препринт arXiv:2607.19491).

Три чорні діри в одній галактиці: відкриття J0148-4214

Одночасно інша група дослідників під керівництвом Ганни Юблер (Hannah Übler) з Інституту позаземної фізики Товариства Макса Планка виявила три активні надмасивні чорні діри в одній галактиці J0148-4214 .

Відстань і космічна епоха: Галактика знаходиться на відстані понад 12,5 мільярда світлових років від Землі (червоне зміщення z=5,0167), що відповідає приблизно 1,2 мільярда років після Великого вибуху .

Розташування трійки: Дві чорні діри розташовані близько одна до одної в центрі галактики, розділені лише 620 світловими роками в проєкції — це свідчить про те, що вони ось-ось зіллються. Третя чорна діра знаходиться далі, приблизно за 5500 світлових років від центру .

Як їх виявили? Команда використала NIRSpec у режимі інтегрального польового спектрографа (NIRSpec-IFS) на JWST — просторово роздільну спектроскопію. Кожну чорну діру ідентифікували за спектральними відбитками, зокрема за широкою H-альфа емісією (FWHM 430–2920 км/с) без відповідної забороненої лінії — чітка ознака газу, що обертається навколо масивної чорної діри .

Значення відкриття: Це перший доказ існування трьох активних надмасивних чорних дір в одній галактиці в далекому Всесвіті. Юблер зазначила: "Це свідчить про те, що в ранньому Всесвіті існували ефективні механізми зближення масивних чорних дір, що створює передумови для злиття, яке ми очікуємо виявити за допомогою майбутніх обсерваторій гравітаційних хвиль." Маси чорних дір, за оцінками, коливаються від кількох мільйонів до приблизно 80 мільйонів сонячних мас . Дослідження опубліковано в журналі Astronomy & Astrophysics (проєкт BlackTHUNDER) .

Разом ці два результати малюють картину молодого Всесвіту, де надмасивні чорні діри швидко зростали через часті злиття та взаємодії в багатих на газ середовищах, а інфрачервона чутливість JWST тепер дозволяє виявляти тісні пари та трійки чорних дір, які були повністю невидимі для попередніх телескопів.