JWST upptäcker tre svarta hål i samma galax för första gången

Ett internationellt forskarlag av astronomer har upptäckt tre aktiva, materiaackreterande supermassiva svarta hål i en och samma galax mer än 12,5 miljarder ljusår från jorden. Det är första gången en sådan trio har identifierats i det avlägsna universumet.

Ett kosmiskt genombrott

Resultaten, som publicerades på onsdagen i tidskriften Astronomy & Astrophysics, bygger på observationer av galaxen J0148-4214 gjorda med James Webb-teleskopets närinfraröda spektrograf (NIRSpec) i dess IFU-läge (Integral Field Unit). Galaxen existerade ungefär 1,2 miljarder år efter Big Bang, vid en rödförskjutning på cirka 5,02.mpg+1

"Detta är det första beviset på tre aktiva svarta hål i en enskild galax i det avlägsna universumet", säger Hannah Übler, forskargruppsledare vid Max Planck-institutet för utomjordisk fysik (MPE) och studiens huvudförfattare.mpg

Två av de svarta hålen ligger nära galaxens centrum, med ett avstånd på endast cirka 620 ljusår, medan ett tredje ligger ungefär 5 500 ljusår från centrum. Deras massor är ungefär 80 miljoner, 2 miljoner respektive 0,6 miljoner gånger solens massa. Det minsta av de tre drar till sig materia i en takt som överskrider Eddington-gränsen, det teoretiska maximum som förutsägs av standardmodeller för svarta håls tillväxt.miragenews+1

Att upptäcka det osynliga

Forskarna identifierade de svarta hålen genom spektrala fingeravtryck från väteatomer som rör sig med höga hastigheter i de svarta hålens gravitationsfält. För att skilja de två tätt liggande centrala källorna från varandra använde forskarna spektroastrometri, en teknik som mäter exakta rumsliga förskjutningar i linjeemissioner. Utan de spatialt upplösta data som JWST-instrumentet levererade hade sannolikt bara ett av de tre svarta hålen kunnat upptäckas.mpg

Alternativa förklaringar, inklusive supernovor, chockvågor, stjärnvindar eller mycket massiva stjärnor, uteslöts genom ytterligare spektralanalys.mpg

Betydelse för svarta håls tillväxt

Det centrala paret väntas smälta samman inom de närmaste hundra miljoner åren, rapporterar New York Times. "De tyder på att sammanslagningar av svarta hål kan vara en ytterligare, snabb väg för deras snabba tillväxt i det tidiga universumet", säger Roberto Maiolino, professor vid University of Cambridge och medförfattare till studien.nytimes+1

Det tredje, mer avlägsna svarta hålet kan vara en rest från en tidigare galaktisk sammanslagning, bortstött av en gravitationsrekyl, eller så kan det vara på väg inåt mot centrum. Värdgalaxens totala stjärnmassa är cirka 1,3 miljarder solmassor, vilket innebär att de svarta hålen utgör en betydande del av systemets totala massa.mpg

Forskarna menar att systemet är en potentiell föregångare till sammanslagningar av svarta hål som en dag skulle kunna observeras med framtida gravitationsvågsanläggningar som LISA, den rymdbaserade detektor som planeras av den europeiska rymdorganisationen ESA.miragenews+1