צוות בינלאומי של אסטרונומים, בהובלת מכון מקס פלאנק לאסטרופיזיקה, זיהה במחקר שהתפרסם בכתב העת Astronomy & Astrophysics שלושה חורים שחורים סופר-מאסיביים המצטברים באופן פעיל בגלקסיה J0148-4214.
גלריה
הדמיה של הגלקסיה J0148-4214, המכילה מלבד אבק, גז וכוכבים צעירים שלושה חורים שחורים פעילים מאסיביים
(איור: Max Planck Institute for Extraterrestrial Physics)
הגלקסיה ממוקמת במרחק של יותר מ-12.5 מיליארד שנות אור מכדור הארץ. במרחק זה, התפשטות החלל עצמה מתבררת. לכן, נראה כי הגלקסיה מתרחקת מאיתנו, מה שגורם לאורה לנוע לעבר אורכי גל ארוכים יותר, וכתוצאה מכך נוצרת הסחה לאדום של 5.02. באמצעות הסחה לאדום זו, חישבו החוקרים את המרחק העצום של הגלקסיה, מה שמסביר את האופן שבו רואים את הגלקסיה כפי שנראתה רק כ-1.2 מיליארד שנים לאחר המפץ הגדול. "זוהי העדות הראשונה לשלושה חורים שחורים פעילים בגלקסיה אחת ביקום הרחוק", אמרה ד"ר חנה איבלר, ממכון מקס פלאנק לאסטרופיזיקה, שעמדה בראש צוות המחקר.
שניים מהחורים השחורים הסופר-מאסיביים שזוהו ממוקמים במרכז הגלקסיה ומרוחקים זה מזה רק 620 שנות אור. לעומת זאת, החור השחור הסופר-מאסיבי השלישי ממוקם באזור החיצוני של הגלקסיה, במרחק של כ-5,500 שנות אור מליבתה. "זה מצביע על כך שתהליכים ביקום המוקדם היו יעילים בקירוב חורים שחורים סופר-מאסיביים יחד, ובכך הכינו את הבמה למיזוגים של חורים שחורים שאנו מצפים לאתר במצפי גלי כבידה עתידיים", אמרה ד"ר איבלר.
תיאוריות של התפתחות גלקסיות – המבוססות על תצפיות – מצביעות על כך שבתחילת ההיסטוריה של היקום, גלקסיות התקרבו מאוד זו לזו והתמזגו. בתהליך, חורים שחורים במרכזן התמזגו גם הם, מה שהוביל לחורים שחורים מאסיביים עוד יותר במרכזי הגלקסיות שהתמזגו.
הגלקסיה הרחוקה J0148-4214, כולל מיקומם של שלושת החורים השחורים שהתגלו בה (עיגולים שחורים)
(צילום: Hannah Übler)
טלסקופ החלל ג'יימס ווב
(הדמיה: Northrop Grumman/AP)
שלושת החורים השחורים שזוהו הינם בעלי מסות של כ-80 מיליון, 0.6 מיליון ו-2 מיליון מסות שמש. החור השחור המאסיבי ביותר מצטבר בקצב נמוך יותר מהחור השחור הסמוך לו, בעל מסה של 0.6 מיליון מסות שמש, אשר ניזון באופן פעיל ואף עולה על קצב הצבירה המרבי החזוי על ידי תיאוריות בסיסיות של צמיחת חורים שחורים (גבול אדינגטון). "נתוני טלסקופ החלל ג'יימס ווב אפשרו לנו לא רק לזהות את שלושת החורים השחורים, אלא גם להעריך את המסות שלהם, קצב הצבירה ומסת הכוכבים של הגלקסיה", אמר ד"ר ג'ובאני מאזולארי, ממכון מקס פלאנק לאסטרופיזיקה. "גילינו מסת כוכבים כוללת של כ-1.3 מיליארד מסות שמש, והחורים השחורים מייצגים חלק משמעותי מכך".
הצפי כי זוג החורים השחורים שקרובים למרכז הגלקסיה יתמזגו בתוך כמה מאות מיליוני שנים. "תוצאות אלו מרגשות ביותר", הוסיף פרופ' רוברטו מאיולינו, מאוניברסיטת קיימברידג', שנמנה עם מחברי המחקר. "הן מצביעות על כך שמיזוג חורים שחורים עשוי להיות נתיב נוסף ומהיר לצמיחה המהירה שלהם ביקום המוקדם".
התצפיות שערכו מחברי המחקר מדגימות שספקטרוסקופיית שדה אינטגרלי – טכניקת מדידה אסטרונומית ופיזיקלית המשלבת תמונה וספקטרוסקופיה יחד – היא כלי חשוב לזיהוי חורים שחורים פעילים מרובים בגלקסיות רחוקות. ללא המידע המרחבי המסופק על ידי NIRSpec-IFS של ספקטרוגרף האינפרה-אדום הקרוב בטלסקופ החלל ג'יימס ווב, סביר להניח שרק אחד משלושת החורים השחורים היה מתגלה.
