Такого раньше не видели: во Вселенной совпало сразу несколько редких процессов в одном месте

Астрономы впервые зафиксировали момент, когда сразу три галактики сливаются, а в их центрах одновременно активны три сверхмассивные черные дыры. Такое совпадение долго существовало лишь в теориях и компьютерных моделях. Новая находка позволяет напрямую увидеть, как растут галактики и их центральные объекты. Об этом сообщает Earth.

Фото: https://unsplash.com by Shot by Cerqueira is licensed under Free

Космос и сияющая энергия

Как растут галактики и черные дыры

Современная астрономия описывает эволюцию галактик как постепенное укрупнение. Сначала формируются небольшие системы, которые со временем сближаются, взаимодействуют и сливаются в более массивные структуры. Почти каждая крупная галактика при этом содержит сверхмассивную черную дыру, масса которой может в миллионы или миллиарды раз превышать массу Солнца, что напрямую связано с процессами космической эволюции галактик.

Во время слияний газ и пыль под действием гравитации устремляются к центрам галактик. Там вещество теряет энергию, закручивается и становится "топливом" для черных дыр. В этот период они переходят в активную фазу, образуя так называемые активные галактические ядра, или AGN. Их энергия влияет на звездообразование, движение газа и форму галактик.

Тройное слияние, пойманное в реальности

Система, получившая обозначение J1218/J1219+1035, состоит из трех гравитационно связанных галактик. Две из них находятся на расстоянии около 22 тысяч световых лет друг от друга, третья — примерно в 97 тысячах световых лет. Измерения скоростей показали, что это не случайное наложение объектов, а реальное взаимодействие.

Между галактиками протянулись длинные приливные хвосты из звезд и газа — характерный признак активного слияния. Такие структуры хорошо известны по компьютерным моделям, где галактики после сближения временно расходятся, а затем вновь притягиваются друг к другу. При этом черные дыры могут оставаться активными на нескольких этапах процесса.

Как нашли сразу три активные черные дыры

Первым шагом стали данные инфракрасного телескопа WISE. Теплая пыль вокруг питающихся черных дыр ярко светится в инфракрасном диапазоне, и характерные цветовые сигнатуры позволяют отбирать кандидатов на AGN.

Инфракрасные наблюдения указали на две возможные активные черные дыры в паре сливающихся галактик. Оптические данные подтвердили одну из них однозначно, а вторая показывала смешанные признаки. Третья галактика оставалась под вопросом, поскольку активное звездообразование может маскировать сигналы AGN.

Радионаблюдения расставили точки над i

Решающий аргумент дали радионаблюдения с помощью массива Very Large Array Национального научного фонда США. В центрах всех трех галактик были обнаружены компактные источники радиоизлучения.

Такое излучение связано с синхротронными процессами, когда быстрые частицы движутся в магнитных полях, формируемых струями и выбросами вокруг черных дыр. Температуры яркости оказались слишком высокими для объяснения обычным звездообразованием, что подтвердило активность всех трех черных дыр.

У двух галактик радиоспектры соответствовали типичным AGN, а третья показала более крутой спектр, указывающий на струйную активность, пока еще неразрешимую напрямую.

Почему это открытие так важно

Тройные системы с активными ядрами чрезвычайно редки: до сих пор было известно лишь о нескольких подобных случаях. J1218/J1219+1035 выделяется тем, что все три черные дыры одновременно излучают в радиодиапазоне.

"Тройные активные галактики невероятно редки, и наблюдать одну из них прямо во время слияния — значит получить уникальный шанс увидеть, как массивные галактики и их черные дыры растут вместе", — отметила руководитель исследования доктор Эмма Шварцман из Военно-морской исследовательской лаборатории США.

Связь эволюции галактик и черных дыр

Данные этой системы подтверждают, что активность черных дыр может начинаться задолго до окончательного слияния галактик. Энергия, выделяемая струями и излучением, способна нагревать окружающий газ, замедлять рождение новых звезд и менять дальнейшую судьбу галактики, что согласуется с современными представлениями о взаимодействии черных дыр и звездных систем.

Подобные объекты помогают проверять теории о потоках газа, движении черных дыр и механизмах обратной связи. Кроме того, такие системы важны для прогнозирования будущих источников гравитационных волн, которые могут возникать при последующих слияниях черных дыр.

Сравнение: одиночные и тройные AGN

Одиночные активные галактические ядра хорошо изучены и встречаются относительно часто. Двойные AGN уже считаются редкостью. Тройные системы, где все ядра активны одновременно, представляют собой уникальные лаборатории для проверки моделей эволюции галактик и черных дыр.

Плюсы и минусы подобных наблюдений

С научной точки зрения такие открытия дают прямые доказательства теоретических сценариев и расширяют понимание космической эволюции.
Однако они остаются сложными для обнаружения: пыль, звездообразование и наложение сигналов часто скрывают активные ядра, что требует сочетания инфракрасных и радионаблюдений.

Популярные вопросы о тройных слияниях галактик

Насколько редки такие системы?
Крайне редки — известно всего несколько подтвержденных примеров.

Почему радионаблюдения так важны?
Радиоволны проходят сквозь пыль и позволяют надежно выявить активные черные дыры.

Что это дает для науки?
Такие системы помогают понять рост галактик, поведение черных дыр и источники будущих гравитационных волн.