Сразу три сверхмассивных черных дыры впервые нашли в центре одной галактики

Ученые неожиданно обнаружили в центре галактики NGC 6240 в созвездии Змееносца сразу три сверхмассивных черных дыры, которые попали туда после одновременного столкновения трех небольших галактик. Подобные катаклизмы могли породить необычно крупные черные дыры в первые эпохи жизни Вселенной, пишут ученые в журнале Astronomy & Astrophysics.

"Мы не могли объяснить, как возникли самые крупные современные галактики Вселенной. Если в столкновениях их прародителей участвовало сразу несколько объектов, то тогда крупные галактики и их сверхмассивные черные дыры могли расти очень быстро. Наше открытие - первое свидетельство в пользу этого сценария", - прокомментировал работу один из ее авторов, астрофизик из Геттингенского университета (Германия) Питер Вайльбахер.

Как сейчас считают астрономы, столкновения и слияния галактик происходят фактически постоянно в обозримом космическом пространстве. По текущим оценкам NASA, около четверти видимых галактик уже пережили подобные "космические ДТП" в прошлом. Как недавно выяснили ученые, в их число входит и наша Галактика, Млечный Путь.

В первые эпохи жизни Вселенной подобные катаклизмы могли происходить еще чаще. Это, в частности, объяснило бы то, как самые ранние галактики Вселенной и их сверхмассивные черные дыры смогли достичь огромных размеров за первый миллиард лет существования мироздания. Сейчас ученые пытаются понять, как протекал процесс их формирования, проводя своеобразную "перепись" сталкивающихся галактик.

Троица космических тяжеловесов
Вайльбахер и его коллеги сосредоточили свои усилия на изучении нескольких достаточно редких галактик, в центре которых расположена не одна, а сразу две сверхмассивных черных дыры. Подобные пары черных дыр интересны для астрономов еще и потому, что они испускают гравитационные волны, которые будет изучать строящаяся европейская орбитальная обсерватория LISA.

В число таких галактик входит достаточно близкая к нам и хорошо изученная NGC 6240, которая расположена в созвездии Змееносца на расстоянии в 400 миллионов световых лет от Земли. Первые рентгеновские снимки этого объекта, которые получила орбитальная обсерватория Chandra еще в 2005 году, указали на то, что в ее центре находится две сверхмассивных черных дыры, удаленных друг от друга всего на три тысячи световых лет.

Немецкие астрономы пытались уточнить их положение и расстояние между ними с помощью телескопа VLT, одной из крупнейших наземных обсерваторий мира, которая установлена на вершине горы Параналь в чилийской части пустыни Атакама. Параллельно они использовали эти замеры для того, чтобы проверить работу спектроскопа MUSE, который подключили к VLT несколько лет назад.

Сначала ученые не ожидали увидеть ничего необычного, однако первые же спектральные данные от MUSE указали на то, что "южная" сверхмассивная черная дыра в центре NGC 6240, которая казалась ученым больше, на самом деле состоит из двух отдельных объектов. Из масса оказалась примерно одинакова - около 70 и 90 миллионов Солнц. Они были удалены друг от друга на очень малое расстояние, примерно 645 световых лет.

Небольшие расстояния между всеми тремя черными дырами, их схожие размеры и некоторые особенности в характере движения звезд вокруг них, как отмечают ученые, говорят о том, что галактики, в которых раньше находились эти космические "тяжеловесы", столкнулись друг с другом фактически одновременно несколько десятков миллионов лет назад.

В прошлом астрономы считали, что крупные галактики растут в результате так называемых "иерархических" слияний, поглощая близлежащих соседок по очереди. Открытие следов "тройного столкновения" в NGC 6240 говорит о том, что первые галактики Вселенной могли расти иным образом. Это можно будет подтвердить, наблюдая за гравитационными волнами, которые они порождают, или открыв другие "тройки" сверхмассивных черных дыр, отметил Вайльбахер.