Fundet:tre sorte huller på kollisionskurs

Astronomer har set tre gigantiske sorte huller i en titanisk kollision af tre galakser. Flere observatorier, inklusive Chandra X-ray Observatory og andre NASA rumteleskoper, fangede det usædvanlige system.

"Vi ledte kun efter par sorte huller på det tidspunkt, og stadigvæk, gennem vores udvælgelsesteknik, vi faldt over dette fantastiske system, " sagde Ryan Pfeifle fra George Mason University i Fairfax, Virginia, den første forfatter til et nyt papir i The Astrofysisk tidsskrift beskriver disse resultater. "Dette er det stærkeste bevis, der endnu er fundet for sådan et tredobbelt system med aktiv fodring af supermassive sorte huller."

Systemet er kendt som SDSS J084905.51+111447.2 (forkortet SDSS J0849+1114) og er placeret en milliard lysår fra Jorden.

For at afsløre denne sjældne sorte hul trifecta, forskere havde brug for at kombinere data fra teleskoper både på jorden og i rummet. Først, Sloan Digital Sky Survey (SDSS) teleskopet, som scanner store dele af himlen i optisk lys fra New Mexico, afbildet SDSS J0849+1114. Med hjælp fra borgerforskere, der deltager i et projekt kaldet Galaxy Zoo, det blev derefter mærket som et system af kolliderende galakser.

Derefter, data fra NASA's Wide-field Infrared Survey Explorer (WISE) mission afslørede, at systemet glødede intenst i infrarødt lys under en fase i galaksefusionen, hvor mere end et af de sorte huller forventes at føde hurtigt. For at følge op på disse spor, astronomer henvendte sig derefter til Chandra og Large Binocular Telescope (LBT) i Arizona.

Chandra-dataene afslørede røntgenkilder - et tydeligt tegn på materiale, der forbruges af de sorte huller - i de lyse centre af hver galakse i fusionen, præcis der, hvor forskerne forventer, at supermassive sorte huller befinder sig. Chandra og NASA's Nuclear Spectroscopic Telescope Array (NuSTAR) fandt også beviser for store mængder gas og støv omkring et af de sorte huller, typisk for et sammensmeltende sort hul-system.

I mellemtiden optiske lysdata fra SDSS og LBT viste karakteristiske spektrale signaturer af materiale, der forbruges af de tre supermassive sorte huller.

"Optiske spektre indeholder et væld af information om en galakse, " sagde medforfatter Christina Manzano-King fra University of California, Riverside. "De er almindeligt brugt til at identificere aktivt opbyggende supermassive sorte huller og kan afspejle den indvirkning, de har på de galakser, de bebor."

En grund til, at det er svært at finde en trilling af supermassive sorte huller, er, at de sandsynligvis vil være indhyllet i gas og støv, blokerer meget af deres lys. De infrarøde billeder fra WISE, de infrarøde spektre fra LBT og røntgenbillederne fra Chandra omgår dette problem, fordi infrarødt lys og røntgenlys meget lettere gennemborer gasskyer end optisk lys.

"Ved brugen af ​​disse store observatorier, vi har identificeret en ny måde at identificere tredobbelte supermassive sorte huller på. Hvert teleskop giver os et andet fingerpeg om, hvad der foregår i disse systemer, " sagde Pfeifle. "Vi håber at udvide vores arbejde for at finde flere tripler ved at bruge den samme teknik."

"Dobbelte og tredobbelte sorte huller er yderst sjældne, " sagde medforfatter Shobita Satyapal, også af George Mason, "men sådanne systemer er faktisk en naturlig konsekvens af galaksefusioner, som vi tror er, hvordan galakser vokser og udvikler sig."

Tre supermassive sorte huller, der smelter sammen, opfører sig anderledes end blot et par. Når der er tre sådanne sorte huller, der interagerer, et par skulle smelte sammen i et større sort hul meget hurtigere, end hvis de to var alene. Dette kan være en løsning på en teoretisk gåde kaldet det "endelige parsec-problem, "hvor to supermassive sorte huller kan nærme sig inden for få lysår fra hinanden, men ville have brug for noget ekstra træk indad for at smelte sammen på grund af den overskydende energi, de bærer i deres baner. Påvirkningen af ​​et tredje sort hul, som i SDSS J0849+1114, endelig kunne bringe dem sammen.

Computersimuleringer har vist, at 16 % af par af supermassive sorte huller i kolliderende galakser vil have interageret med et tredje supermassive sorte hul, før de smelter sammen. Sådanne fusioner vil producere krusninger gennem rumtiden kaldet gravitationsbølger. Disse bølger vil have lavere frekvenser, end National Science Foundations Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory (LIGO) og European Virgo gravitationsbølgedetektor kan detektere. Imidlertid, de kan påvises med radioobservationer af pulsarer, såvel som fremtidige rumobservatorier, såsom Den Europæiske Rumorganisations Laser Interferometer Space Antenna (LISA), som vil opdage sorte huller op til en million solmasser.