Астрономы обнаружили в далёкой галактике MG B2016+112 две сверхмассивные чёрные дыры, которые активно поглощают вещество. Расстояние между ними - всего 175 парсек, или около 570 световых лет. Мы видим галактику такой, какой она была, когда Вселенной исполнилось лишь около 2 млрд лет.

Галактика находится на красном смещении 3,273. Красное смещение - это мера, показывающая, насколько сильно растянулся свет из-за расширения Вселенной; чем больше число, тем дальше и древнее объект. Работа опубликована на сервере препринтов arXiv 25 сентября и ещё не прошла полноценное рецензирование в научном журнале.

Согласно моделям, при слиянии галактик газ устремляется к их центральным сверхмассивным чёрным дырам. Поэтому в объединяющихся галактиках иногда должны возникать двойные активные ядра - области, где чёрная дыра жадно поглощает материю и ярко светится. Разглядеть такие пары трудно: близкие яркие пятна легко перепутать.

На помощь приходит гравитационное линзирование. Это эффект, при котором массивная галактика на переднем плане настолько искривляет пространство-время, что свет далёкого объекта за ней отклоняется и усиливается. В результате далёкий источник может выглядеть как несколько изображений, дуг или колец. Именно так MG B2016+112, активная галактика с мощным радиоизлучением, предстаёт перед нами в виде трёх изображений - A, B и C.

Исследователи во главе с Цзянхао Хуяном и Жулией М. Сиск-Рейнес проанализировали архивные спектры, полученные инструментом MUSE на телескопе VLT в 2018 году. Спектр - это разложение света по длинам волн, по которому можно узнать химический состав и движение вещества. Учёные измерили силу ярких линий излучения водорода, азота, углерода и гелия в каждом из трёх изображений, предварительно убрав поглощение света газом нашей Галактики и газом вблизи самого квазара.

Большинство линий оказались слишком искажены поглощением, чтобы сравнивать их соотношения. Но одно соотношение всё же сработало: у изображений A и B значения совпали, а у C оказалось заметно ниже. Это сильный аргумент в пользу того, что C подсвечивается другой чёрной дырой, а не той же, что A и B.

Оценки масс чёрных дыр по ширине линии углерода C IV дали близкие значения. Для источника, связанного с A и B, масса составляет не менее 20-23 млн масс Солнца, для C - не менее 15 млн. Похожие массы укладываются в картину слияния двух сопоставимых галактик, каждая из которых принесла свою чёрную дыру.

А вот темпы поглощения вещества у пары различаются сильно. Для A и B они оцениваются примерно в 47% и 51% от максимума, а для C - лишь около 4%. Это поддерживает идею двойной системы, но расходится с некоторыми симуляциями, которые предсказывают, что менее массивная чёрная дыра должна питаться быстрее. Авторы предупреждают: оценка для C ненадёжна, поскольку зависит от коэффициента усиления линзой, а они взяли лишь среднее значение, которое может быть неточным. Для независимой проверки масс нужны наблюдения в ближнем инфракрасном диапазоне.

Пока же данные указывают: изображения A и B порождены одной чёрной дырой, а C - другой. На красном смещении 3,273 это самая тесная подтверждённая пара активных ядер из известных на столь ранней эпохе. Система даёт редкий шанс увидеть, как росли чёрные дыры во время возможного крупного слияния галактик в молодой Вселенной.

Источник: Phys.org