JWST oppdager tre svarte hull i én galakse for første gang

Et internasjonalt team av astronomer har oppdaget tre aktivt akkreterende supermassive svarte hull som eksisterer side om side i en enkelt galakse mer enn 12,5 milliarder lysår fra jorden. Dette er første gang en slik trio har blitt identifisert i det fjerne universet.

En kosmisk milepæl

Funnene, som ble publisert onsdag i tidsskriftet Astronomy & Astrophysics, er basert på observasjoner av galaksen J0148-4214 gjort med James Webb-teleskopets nær-infrarøde spektrograf (NIRSpec) i modusen Integral Field Unit. Galaksen eksisterte omtrent 1,2 milliarder år etter Big Bang, ved en rødforskyvning på rundt 5,02.mpg+1

«Dette er det første beviset på tre aktive svarte hull i en enkelt galakse i det fjerne universet», sier Hannah Übler, forskningsgruppeleder ved Max Planck Institute for Extraterrestrial Physics (MPE) og hovedforfatter av studien.mpg

To av de svarte hullene ligger nær det galaktiske sentrum, adskilt av bare rundt 620 lysår, mens et tredje ligger omtrent 5 500 lysår fra sentrum. Massene deres er henholdsvis rundt 80 millioner, 2 millioner og 0,6 millioner ganger solens masse. Det minste av de tre trekker til seg materie i en hastighet som overstiger Eddington-grensen, den teoretiske maksgrensen forutsagt av standardmodeller for vekst av svarte hull.miragenews+1

Å oppdage det usynlige

Teamet identifiserte de svarte hullene gjennom spektrale fingeravtrykk av hydrogenatomer som beveger seg med høye hastigheter i de svarte hullenes gravitasjonsfelt. For å skille de to sentrale kildene som ligger tett sammen, tok forskerne i bruk spektro-astrometri, en teknikk som måler presise romlige forskyvninger i linjeemisjon. Uten de romlig oppløste dataene fra JWST-instrumentet, ville sannsynligvis bare ett av de tre svarte hullene blitt oppdaget.mpg

Alternative forklaringer, inkludert supernovaer, sjokkbølger, stjernevind eller svært massive stjerner, ble utelukket gjennom ytterligere spektralanalyser.mpg

Betydning for veksten av svarte hull

Det sentrale paret er ventet å smelte sammen i løpet av de neste par hundre millioner årene, ifølge New York Times. «De antyder at sammensmeltning av svarte hull kan være en alternativ, rask rute for deres hurtige vekst i det tidlige universet», sier Roberto Maiolino, professor ved University of Cambridge og medforfatter av studien.nytimes+1

Det tredje, usentrerte svarte hullet kan være resten etter en tidligere galaksesammensmeltning, forskjøvet av et gravitasjonsrekyl, eller det kan være på vei innover mot sentrum. Den totale stjernemassen til vertsgalaksen er på rundt 1,3 milliarder solmasser, noe som betyr at de svarte hullene utgjør en betydelig andel av systemets totale masse.mpg

Forskerne sier at systemet er en potensiell forløper til sammensmeltninger av svarte hull som en dag kan observeres med fremtidige gravitasjonsbølgeobservatorier som LISA, den rombaserte detektoren som planlegges av Den europeiske romfartsorganisasjon (ESA).miragenews+1