I en galakse, der er fire milliarder lysår væk, er tre supermassive sorte huller låst i en hvirvlende omfavnelse. Det er den strameste trio af sorte huller, der hidtil er kendt, og antyder endda, at disse tæt tætte systemer er mere almindelige end tidligere antaget.
”Det, der forbliver ekstraordinært for mig, er, at disse sorte huller, som er yderst i Einsteins teori om generel relativitet, kredser hinanden med 300 gange lydens hastighed på Jorden,” sagde hovedforfatter Roger Deane fra University of Cape By i en pressemeddelelse.
”Ikke kun det, men ved hjælp af de kombinerede signaler fra radioteleskoper på fire kontinenter er vi i stand til at observere dette eksotiske system en tredjedel af vejen over universet. Det giver mig stor spænding, da dette bare er at ridse overfladen på en lang liste med opdagelser, der vil blive muliggjort med Square Kilometre Array. ”
Systemet, kaldet SDSS J150243.091111557.3, blev først identificeret som en kvasar - et supermassivt sort hul i midten af en galakse, der hurtigt hæver materiale og skinner lyst - for fire år siden. Men dets spektrum var lidt skørt med sin dobbelt ioniserede iltemissionslinie [OIII] opdelt i to toppe i stedet for en.
En gunstig forklaring antydede, at der var to aktive, supermassive sorte huller, som gemte sig i galakseens kerne.
En aktiv galakse viser typisk enkelt-toppede smalle emissionslinjer, der stammer fra en omgivende region med ioniseret gas, fortalte Deane til Space Magazine. Det faktum, at denne aktive galakse viser dobbeltspidsede emissionslinjer, antyder, at der er to omgivende regioner med ioniseret gas og derfor to aktive supermassive sorte huller.
Men en af de supermassive sorte huller var indhyllet i støv. Så Deane og kollegerne gravede lidt længere. De brugte en teknik kaldet Very Long Baseline Interferometry (VLBI), som er et middel til at forbinde teleskoper sammen og kombinere signaler adskilt med op til 10.000 km for at se detaljer 50 gange større end Hubble-rumteleskopet.
Observationer fra det europæiske VLBI-netværk - en række europæiske, kinesiske, russiske og sydamerikanske antenner - afslørede, at det støvdækkede supermassive sorte hul igen var to i stedet for en, hvilket gør systemet til tre supermassive sorte huller i alt.
”Dette var, hvad der var så overraskende,” fortalte Deane til Space Magazine. ”Vores mål var at bekræfte de to mistænkte sorte huller. Vi forventede ikke, at en af disse faktisk var to, som kun kunne afsløres af det europæiske VLBI-netværk på grund af [den] meget fine detalje, det er i stand til at skelne. ”
Deane og kolleger kiggede gennem seks lignende galakser, før de fandt deres første trio. Det faktum, at de fandt en så hurtigt, antyder, at de er mere almindelige end tidligere antaget.
Før i dag var kun fire triple sorte hulssystemer kendt, hvor det nærmeste par var 2,4 kiloparsecs fra hinanden - cirka 2000 gange afstanden fra Jorden til den nærmeste stjerne, Proxima Centauri. Men det nærmeste par i denne trio adskilles med kun 140 parsecs - omtrent 10 gange den samme afstand.
Selvom Deane og kollegerne stolede på den fænomenale opløsning af VLBI-teknikken for at rumligt adskille de to tæt på sorte huller, viste de også, at deres tilstedeværelse kunne udledes fra større skalaer. Det sorte huls orbitalbevægelse er for eksempel præget på dets store stråler og snor dem til en spiralformet form. Dette kan give mindre teleskoper et værktøj til at finde dem med meget større effektivitet.
”Hvis resultatet holder op, vil det være meget cool,” fortalte binær supermassiv sorte hul-ekspert Jessie Runnoe fra Pennsylvania State University til Space Magazine. Denne forskning har flere implikationer for at forstå yderligere fænomener.
Den første kaster lys over galakseudviklingen. To eller tre supermassive sorte huller er den rygende pistol, som galaksen er fusioneret med en anden. Så ved at se på disse galakser i detaljer, kan astronomer forstå, hvordan galakser har udviklet sig til deres nutidige former og størrelser.
Den anden kaster lys over et fænomen kaldet gravitationsstråling. Einsteins generelle relativitetsteori forudsiger, at når en af de to eller tre supermassive sorte huller spiraler indad, spreder tyngdekraftsbølger - krusninger i rummet i sig selv - ud i rummet.
Fremtidige radioteleskoper skal være i stand til at måle tyngdekraftsbølger fra sådanne systemer, som deres bane henfalder.
”Yderligere i fremtiden vil Square Kilometre Array give os mulighed for at finde og studere disse systemer i udsøgt detalje og virkelig give os [til] at få en meget bedre forståelse af, hvordan sorte huller forme galakser gennem universets historie,” sagde medforfatter Matt Jarvis fra universiteterne i Oxford og Western Cape.
Forskningen blev offentliggjort i dag i tidsskriftet Nature.
