V galaxii vzdialenej štyri miliardy svetelných rokov sú tri vírivé čierne diery zamknuté vo vírivom objatí. Je to najtesnejšia trojica čiernych dier, ktorá bola doteraz známa, a dokonca naznačuje, že tieto úzko zabalené systémy sú bežnejšie, ako sa doteraz myslelo.
„Čo je na mne pozoruhodné, je to, že tieto čierne diery, ktoré sú na samom konci Einsteinovej teórie všeobecnej relativity, sa obiehajú okolo 300-krát rýchlosťou zvuku na Zemi,“ uviedol hlavný autor Roger Deane z University of Cape Mesto v tlačovej správe.
„Nielen to, ale pomocou kombinovaných signálov z rádiových ďalekohľadov na štyroch kontinentoch sme schopní pozorovať tento exotický systém jednu tretinu cesty naprieč vesmírom. Je to pre mňa veľké vzrušenie, pretože iba poškriaba povrch dlhého zoznamu objavov, ktoré sa dajú dosiahnuť pomocou štvorcového kilometra. “
Systém, ktorý sa nazýva SDSS J150243.091111557.3, bol prvýkrát identifikovaný ako kvasar - superhmotná čierna diera v strede galaxie, ktorá rýchlo narastá materiál a jasne svieti - pred štyrmi rokmi. Jeho spektrum bolo však trochu šialené s dvojnásobne ionizovanou čiarou na emisiu kyslíka [OIII] rozdelenou na dva vrcholy namiesto jedného.
Priaznivé vysvetlenie naznačovalo, že v jadre galaxie sa skrývajú dve aktívne supermasívne čierne diery.
Aktívna galaxia zvyčajne vykazuje úzke emisné línie s jedným vrcholom, ktoré pochádzajú z okolitej oblasti ionizovaného plynu, uviedol Deane. Skutočnosť, že táto aktívna galaxia vykazuje dvojitý vrchol emisných čiar, naznačuje, že existujú dve obklopujúce oblasti ionizovaného plynu, a teda dve aktívne superhmotné čierne diery.
Ale jedna z supermasívnych čiernych dier bola zapuzdrená v prachu. Takže Deane a kolegovia sa kopali trochu ďalej. Používali techniku nazývanú veľmi dlhá základná interferometria (VLBI), ktorá je prostriedkom na vzájomné prepojenie ďalekohľadov a kombinuje signály oddelené až 10 000 km, aby sa ich detaily zobrazili 50-krát väčšie ako Hubbleov vesmírny teleskop.
Z pozorovaní z európskej siete VLBI - zo súboru európskych, čínskych, ruských a juhoamerických antén - vyplynulo, že prachom pokrytá superhmotná čierna diera bola opäť dve namiesto jednej, čím sa celkovo vytvorili tri superhmotné čierne diery.
"To bolo také prekvapujúce," povedal Deane časopisu Space Magazine. „Naším cieľom bolo potvrdiť dve podozrivé čierne diery. Neočakávali sme, že jeden z nich boli v skutočnosti dva, ktoré mohla európska sieť VLBI odhaliť len vďaka veľmi jemným detailom, ktoré dokáže rozoznať. “
Deane a jeho kolegovia preskúmali šesť podobných galaxií skôr, ako našli svoje prvé trio. Skutočnosť, že ho našli tak rýchlo, naznačuje, že sú bežnejšie, ako sa predtým myslelo.
Pred dneškom boli známe iba štyri trojité systémy čiernych dier, pričom najbližší pár bol od seba vzdialený 2,4 kiloparsec - zhruba 2 000-krát väčšia vzdialenosť od Zeme k najbližšej hviezde Proxima Centauri. Najbližší pár v tomto triu je však oddelený iba 140 parsecmi - približne 10-krát rovnakou vzdialenosťou.
Aj keď sa Deane a jeho kolegovia spoliehali na fenomenálne rozlíšenie techniky VLBI, aby priestorovo oddelili tieto dve čierne diery blízko, tiež ukázali, že ich prítomnosť sa dá odvodiť z funkcií väčšieho rozsahu. Napríklad orbitálny pohyb čiernej diery je vtlačený do veľkých prúdov a krútia ich do špirálovitého tvaru. To môže poskytnúť menšie teleskopy nástrojom na ich nájdenie s oveľa väčšou účinnosťou.
"Ak bude výsledok trvať, bude to veľmi cool," uviedla časopisu Space Magazine binárna superhmotná expertka na čierne diery Jessie Runnoe zo štátnej univerzity v Pensylvánii. Tento výskum má mnohoraké dôsledky na pochopenie ďalších javov.
Prvé vrhá svetlo na vývoj galaxie. Dve alebo tri superhmotné čierne diery sú fajčiarskou pištoľou, ktorú sa galaxia zlúčila s inou. Takže pri podrobnom pohľade na tieto galaxie môžu astronómovia pochopiť, ako sa galaxie vyvinuli do svojich súčasných tvarov a veľkostí.
Druhý vrhá svetlo na jav známy ako gravitačné žiarenie. Einsteinova všeobecná teória relativity predpovedá, že keď sa jedna z dvoch alebo troch supermasívnych čiernych dier špirály dovnútra, gravitačné vlny - vlnky v samotnej štruktúre časopriestoru - šíria do vesmíru.
Budúce rádioteleskopy by mali byť schopné merať gravitačné vlny z takých systémov, ako je ich úpadok na obežnej dráhe.
"Ďalej v budúcnosti nám štvorcový kilometer Array umožní nájsť a študovať tieto systémy vo vynikajúcich detailoch a skutočne nám umožní získať oveľa lepšie pochopenie toho, ako čierne diery formujú galaxie v priebehu histórie vesmíru," uviedol spoluautor Matt Jarvis z Oxfordu a Západného mysu.
Výskum bol dnes publikovaný v časopise Nature.
