Международный коллектив астрономов сообщил сообщил о первых свидетельствах существования трех сверхмассивных черных дыр в одной галактике. Это сообщение 31 мая было выложено в электронном репозитарии научных препринтов arXiv.org и 12 августа опубликовано в журнальной версии 1.
Черные дыры такие же законные обитатели галактик, как и звезды, из которых они рождаются. Их число в отдельной крупной галактике достаточно почтенного возраста может измеряться десятками и даже сотнями миллионов. Речь здесь идет только о рядовых, если так можно выразиться, дырах, возникших в результате звездных коллапсов и потому имеющих массы менее двух сотен солнечных. Разумеется, в таком количестве их никто не видел и вряд ли увидит. Эта оценка основана на подсчете числа звезд с подходящими начальными массами, которые успевают взорваться сверхновыми за время жизни галактики.
Однако постзвездные черные дыры способны расти в размерах и массе, причем двумя путями. Во-первых, они могут эффективно аккрецировать на себя газ из межзвездной среды — конечно, если его плотность достаточно велика. Во-вторых, они могут сближаться друг с другом, излучая гравитационные волны, сталкиваться и сливаться. Поэтому в галактических ядрах присутствуют сверхмассивные черные дыры с массами в сотни тысяч, миллионы и даже миллиарды масс Солнца — однако почти всегда в единственном числе. К концу первой четверти нашего столетия астрономы подтвердили существование лишь около десятка галактик, имеющих в своих ядрах двойные сверхмассивные черные дыры — то есть пары дыр, обращающихся вокруг друг друга (также имелись примерно полторы сотни кандидатов в такие галактики). Галактики с бо́льшим числом сверхмассивных дыр до последнего времени никогда не наблюдались.
Только что эту ситуацию изменило сообщение об открытии трех таких дыр в молодой галактике J0148–4214 с красным смещением z=5,0167. Ее свет шел до Земли 12,5 млрд лет, после чего был «отловлен» космическим телескопом «Джеймс Уэбб». Когда этот свет был испущен, черные дыры имели массы порядка 80 млн, 2 млн и 600 тыс. солнечных масс. В это время они активно поглощали окружающее вещество и потому росли в массах и размерах. Обе дыры-миллионники находились в галактическом ядре, в то время как дыру меньшей массы от центра галактики отделяла солидная дистанция в 1,7 кпк. Авторы статьи полагают, что две центральные дыры обречены на слияние приблизительно через 700 млн лет, а позднее та же судьба ожидает и дыру с периферии. Если этот сценарий реализуется, центральные черные дыры в конечном счете сольются, а дальнейшая судьба третьей дыры будет зависеть от ее динамической эволюции.
Алексей Левин
1 Übler H. et al. BlackTHUNDER: Evidence of three massive black holes in a z ~ 5 galaxy // Astronomy&Astrophysics, 712, Article no. A80. doi.org/10.1051/0004-6361/202557419
Так, навскидку, вроде нет анализа более жесткого излучения в континууме, которое ожидается от аккрецирующих СМЧД. Если бы были подобные наблюдения и корреляции в переменности жесткого излучения с переменностью в линиях, то тогда бы, имхо, это был серьезный случай. Хотя, разумеется, подобного рода системы, в принципе, могут быть, вопрос только в вероятности их обнаружить на данном зет.
Вы тут писали о «скудности экспериментальных данных». На мой взгляд неспециалиста, разглядеть аж три чёрные дыры в нагромождении размытых пикселей на картинке — это просто «научный героизм». Или, если исходные данные были на самом деле гораздо богаче и надёжнее, тогда приведённая в заметке картинка вводит рядового читателя в очень сильное заблуждение.
Картинки ЧД в виде ровно вырезанных черных дырок — вообще отдельная тема из разряда «физики шутят». Простейший анализ, включающий изгиб световых лучей вблизи края тяготеющей массы, т.е. гравитационное линзирование, плюс гравитационное красное смещение, дает черную дыру, полностью для глаза наблюдателя засвеченную светом объектов, находящихся не только за ЧД, но и перед нею (кто запретит при стремящейся к бесконечности гравитационной преломляющей способности данной линзы изогнуть луч хоть на 180, хоть на 360?:) Т.е. на месте предполагаемой ЧД мы должны видеть световое пятно с отдельными резкими изображениями попавшими в фокус линзы объектами. Кстати, когда я высказал это соображение, сомневаясь в аутентичности первого фото ЧД, одн астроном написал, что автор снимка воспользовался фотошопом для очистки. Шутил ли он или был серьезен — не знаю…
Ну да, все верно, героизм.. Ибо, зачастую данные только косвенно указывают на то, или иное явление и практически неизбежны их иные интерпретации. Приходится смирятся с тем, что сии интерпретации носят только вероятностный характер, как в силу скудности данных, так и из-за очевидной невозможности сделать контролируемый эксперимент. Но, как бы, если есть предположения о том, что в данном участке неба, на данном зет, присутствует та или иная система, то можно сделать предсказания и посмотреть, выполняются ли они.. Ну и статистика иногда помогает добавить смысла..
В данном случае, эти облака, в которых образуются широкие эмиссионные линии, как считается, крутятся вокруг ЧД, по уширению линий можно судить о их скорости. Ежели более жесткое излучение ЧД переменно, то излучение в линиях будет переменно тоже, но с задержкой, определяемой временем, которое затрачивает свет для прохождения расстояния от ЧД до облаков, так как скорость облаков пропорциональна корню отношения массы к расстоянию, то появляется возможность что-то сказать о массе источника жесткого излучения. Понятное дело, что эта картинка тоже не может претендовать на абсолютную достоверность, но, вроде она согласуется, в среднем, с другими, «прямыми», методами определения масс там, где они возможны и, поэтому, переносится на те расстояния, в которых прямые методы не применимы, что вроде есть хорошо. Т. н. revebration technique.
В целом в астрофизике есть такой консенсус — ежели данная модель может хоть как-то объяснить разнородные группы данных (например, наблюдения в разных диапазонах спектра, переменность спектра, мощность источника, его морфологию, и т. д.), то такая модель считается надежной. Ибо, иначе надо просто молчать в тряпочку.
Трудности извлечения информации из скудных данных я прекрасно понимаю — сам иногда чувствую себя «героем», хотя работаю с данными, получаемыми на лабораторном приборе, а не с расстояния в миллиарды световых лет. Просто, картинка в заметке выглядит уж больно неадекватно. Можно было хотя-бы такую привести:
https://www.aanda.org/articles/aa/full_html/2026/08/aa57419-25/F1.html
Ну уж, что есть, то есть.. зет-то 5, далеко от прибора.. Но они хоть как-то разрешили вроде расстояние между этими BLR (broad emission line regions), а достоверность их оценки возможно не определяется на глаз, возможно, там все хорошо, ежели аккуратно подойти к оценкам ошибок. А возможно и нехорошо, я же не читал статью, только на абстракт глянул, да и не являюсь специалистом по обработке данных..
«Когда этот свет был испущен, черные дыры имели массы порядка 80 млн, 2 млн и 600 тыс. солнечных масс.» При этом с момента, когда возмущения плотности были порядка 10^-5 (z=1089) прошло около 1 млрд лет (7% нынешнего возраста согласно стандартной космологической модели или 4 оборота MW). Так что «практически неизбежны их иные интерпретации». Впрочем, это не единственный пример сверхбыстрой эволюции.