V galaxii vzdálené čtyři miliardy světelných let jsou ve vířivém objetí uzavřeny tři superhmotné černé díry. Je to nejtěsnější trojice dosud známých černých děr a dokonce naznačuje, že tyto těsně nabité systémy jsou běžnější, než se dříve myslelo.
"Co mi zůstává pozoruhodné, je to, že tyto černé díry, které jsou v samém extrému Einsteinovy teorie obecné relativity, se obíhají kolem sebe 300krát rychlostí zvuku na Zemi," řekl hlavní autor Roger Deane z University of Cape Město v tiskové zprávě.
"Nejen to, ale pomocí kombinovaných signálů z radioteleskopů na čtyřech kontinentech jsme schopni pozorovat tento exotický systém jednu třetinu cesty vesmírem." Je to pro mě velké vzrušení, protože to jen škrábe na povrchu dlouhého seznamu objevů, které bude možné pomocí pole čtverečních kilometrů. “
Systém, nazvaný SDSS J150243.091111557.3, byl poprvé identifikován jako kvasar - superhmotná černá díra ve středu galaxie, která rychle hromadí materiál a jasně září - před čtyřmi lety. Jeho spektrum však bylo lehce nezvyklé s dvojnásobně ionizovanou čárou emisí kyslíku [OIII] rozdělenou do dvou píků místo jednoho.
Příznivé vysvětlení naznačovalo, že v jádru galaxie se skrývají dvě aktivní superhmotné černé díry.
Aktivní galaxie obvykle vykazuje úzké emisní linie s jedním vrcholem, které pramení z okolní oblasti ionizovaného plynu, řekl Deane časopisu Space Magazine. Skutečnost, že tato aktivní galaxie vykazuje emisní linie s dvojitým vrcholem, naznačuje, že existují dvě obklopující oblasti ionizovaného plynu, a proto dvě aktivní superhmotné černé díry.
Ale jedna z supermasivních černých děr byla zakrytá prachem. Takže Deane a jeho kolegové se vykopali o něco dále. Použili techniku nazvanou Velmi dlouhá základní linie (VLBI), což je prostředek pro propojení dalekohledů, kombinování signálů oddělených až 10 000 km, aby bylo vidět detail 50krát větší než Hubbleův vesmírný dalekohled.
Z pozorování z evropské sítě VLBI - řady evropských, čínských, ruských a jihoamerických antén - vyplynulo, že prachem zakrytá superhmotná černá díra byla opět dvě místo jedné, takže v systému byly celkem tři superhmotné černé díry.
"To bylo tak překvapivé," řekl Deane Space Magazine. "Naším cílem bylo potvrdit dvě podezřelé černé díry." Neočekávali jsme, že jedním z nich byly ve skutečnosti dva, které by Evropská síť VLBI mohla odhalit pouze díky velmi jemným detailům, které dokáže rozeznat. “
Deane a jeho kolegové prozkoumali šest podobných galaxií, než našli své první trojice. Skutečnost, že ji našli tak rychle, naznačuje, že jsou běžnější, než se dříve myslelo.
Ještě dnes byly známy pouze čtyři trojité systémy s černou dírou, přičemž nejbližší pár byl od sebe vzdálen 2,4 kiloparsec - zhruba 2 000krát větší vzdálenost od Země k nejbližší hvězdě Proxima Centauri. Nejbližší pár v tomto triu je však oddělen pouze 140 parsecy - zhruba desetkrát stejnou vzdálenost.
Přestože se Deane a jeho kolegové spoléhali na fenomenální rozlišení techniky VLBI, aby prostorově oddělili dvě zavřené černé díry, také ukázali, že jejich přítomnost lze odvodit z větších rysů. Například orbitální pohyb černé díry je natištěn na jeho velkých tryskách a zakrucuje je do tvaru spirály. To může poskytnout menší dalekohledy nástrojem k jejich nalezení s mnohem větší účinností.
"Pokud bude výsledek trvat, bude to velmi cool," řekl časopisu Space Magazine binární supermasivní odborník na černé díry Jessie Runnoe ze Pennsylvánské státní univerzity. Tento výzkum má mnoho důsledků pro pochopení dalších jevů.
První vrhá světlo na vývoj galaxie. Dvě nebo tři superhmotné černé díry jsou kuřáckou zbraní, kterou se galaxie sloučila s jinou. Takže podrobným pohledem na tyto galaxie mohou astronomové pochopit, jak se galaxie vyvinuly do svých současných tvarů a velikostí.
Druhý vrhá světlo na jev známý jako gravitační záření. Einsteinova obecná teorie relativity předpovídá, že když se jedna ze dvou nebo tří supermasivních černých děr spirály dovnitř, gravitační vlny - vlnky ve struktuře samotné časoprostoru - šíří do vesmíru.
Budoucí radioteleskopy by měly být schopny měřit gravitační vlny z takových systémů, jako je jejich úpadek na oběžné dráze.
"Dále v budoucnu nám čtvercový kilometrový pole umožní najít a studovat tyto systémy ve skvělých detailech a opravdu nám umožní získat mnohem lepší pochopení toho, jak černé díry formují galaxie v průběhu dějin vesmíru," řekl spoluautor Matt Jarvis z Oxfordských a Západních mysů.
Výzkum byl dnes zveřejněn v časopise Nature.
