Астрономи откриха три гигантски черни дупки, въвлечени в сложен космически танц, който вероятно ще завърши със сливането им в един още по-колосален обект.

Това откритие дава нови доказателства за начина, по който черните дупки в ранната Вселена са натрупали огромните си маси толкова бързо.

Трите обекта се намират в галактика, толкова отдалечена, че на светлината ѝ са били необходими 12,5 милиарда години, за да достигне до нас.

Това означава, че я наблюдаваме в състоянието ѝ само 1,3 милиарда години след Големия взрив.

Галактиката, приютила триото, е каталогизирана като J0148-4214

Поради огромното разстояние, космическият телескоп „Джеймс Уеб“ (JWST), който е направил откритието, не е успял да заснеме директно самите черни дупки.

Спектрографът за близка инфрачервена светлина (NIRSpec) на телескопа е измерил движението на водородния газ, който се върти с огромна скорост около всяка черна дупка в заобикалящите ги акреционни дискове.

Въпреки че е най-малка, една от черните дупки расте с изключително бързи темпове, поглъщайки газ по-бързо от т.нар. граница на Едингтън.

Това е теоретичният максимум, с който материята може да пада към черна дупка.

При по-висока скорост акреционният диск става толкова плътен и горещ, че собственото му излъчване започва да изтласква материята навън, спирайки „храненето“.

Това означава, че по-малката черна дупка ще може да поддържа този темп на растеж само за кратко, преди процесът да бъде прекъснат.

Третата черна дупка се намира на 5500 светлинни години от центъра на J0148-4214 и има маса, два милиона пъти по-голяма от тази на нашето Слънце.

Това е приблизително половината от масата на свръхмасивната черна дупка в центъра на Млечния път, известна като Стрелец А*.

Смята се, че тази трета черна дупка, а вероятно и втората, са попаднали в галактиката J0148-4214 чрез сливане с други галактики.

Сливанията на черни дупки генерират мощни гравитационни вълни

Настоящите детектори като LIGO в САЩ, Virgo в Италия и KAGRA в Япония могат да улавят високочестотни вълни от сливания на черни дупки със звездна маса.

За да се засекат обаче нискочестотните вълни с голяма дължина, произведени от сблъсъка на свръхмасивни черни дупки като тези в J0148-4214, е необходим детектор в космоса.

За тази цел Европейската космическа агенция планира мисията LISA (Laser Interferometer Space Antenna), която се очаква да стартира в средата на 30-те години на този век.

Тя ще се състои от три космически апарата, разположени в триъгълна формация, като всяка страна на триъгълника ще бъде дълга 2,5 милиона километра.

Апаратите ще си изпращат лазерни лъчи, търсейки минимални промени във времето за пътуване на светлината, което би било доказателство за преминаването на гравитационна вълна.

Съществува обаче и една важна уговорка относно галактиката J0148-4214

Възможно е третата черна дупка да не е на курс за сблъсък с другите две, а вместо това да бъде изхвърлена от галактиката.

Това е класически пример за „проблема на трите тела“ – сложната гравитационна динамика между три орбитиращи обекта.

Подобен ефект се наблюдава и в нашата галактика с т.нар. хиперскоростни звезди, които биват изстрелвани извън Млечния път.

В миналото тези звезди са били част от двойна звездна система, която се е доближила твърде много до Стрелец А*

В резултат на гравитационното взаимодействие единият компонент от двойката е бил погълнат от черната дупка, докато другият е бил изхвърлен с огромна скорост в междузвездното пространство.

Към момента няма как да се измери посоката на третата черна дупка в системата J0148-4214. За да се потвърди дали тя ще се слее с другите две, или ще бъде изхвърлена.

Ако последният сценарий се осъществи, е възможно тя все още да се носи сама и невидима из междугалактическото пространство, 12,5 милиарда години по-късно.

Резултатите от изследването са публикувани в научното списание „Astronomy & Astrophysics“.