Descoperire majoră: două găuri negre active, la doar 175 parseci distanță, în universul timpuriu
Astronomii au identificat noi dovezi care susțin existența a două găuri negre supermasive active, aflate la o distanță de doar 175 parseci (aproximativ 570 de ani-lumină) una de cealaltă, într-o galaxie observată la o epocă în care universul avea doar circa 2 miliarde de ani. Sistemul, cunoscut sub denumirea MG B2016+112, se află la un deplasament spre roșu de 3,273 și reprezintă cel mai compact nucleu galactic activ dublu (dual AGN) cunoscut până acum la această valoare a deplasamentului spre roșu.
Studiul a fost publicat pe serverul de preprinturi arXiv pe 25 septembrie și analizează spectrele de arhivă obținute cu instrumentul VLT/MUSE pentru galaxia radio-galaxie activă MG B2016+112. Aceasta este lentilată gravitațional de o galaxie din prim-plan, fenomen care distorsionează și amplifică lumina obiectului din fundal, producând trei imagini distincte ale aceluiași obiect, notate A, B și C.
Un test spectroscopic independent
Cercetătorii conduși de Jianghao Huyan și Júlia M. Sisk-Reynés au extras informații spectrale pentru fiecare dintre cele trei imagini lentilate, folosind date MUSE din 2018. Au aplicat corecții pentru a elimina absorbția produsă de gazul din galaxia noastră și au mascat absorbția cauzată de gazul din apropierea quasarului. Ulterior, au măsurat intensitatea liniilor de emisie proeminente — precum cele ale hidrogenului, azotului, carbonului și heliului — care apar în cele trei imagini.
Majoritatea liniilor spectrale s-au dovedit a fi prea afectate de absorbție pentru a putea fi comparate prin raporturi, însă un singur raport s-a dovedit utilizabil. Valorile acestuia erau identice pentru imaginile A și B, în timp ce imaginea C prezenta o valoare mult mai scăzută. Acest lucru sugerează puternic că imaginea C este luminată de o altă gaură neagră.
„Aceasta constituie o dovadă spectroscopică solidă că C este asociată cu o sursă ionizantă distinctă de cea care produce A și B”, notează echipa în lucrare.
Mase comparabile, ritmuri de hrănire diferite
Cercetătorii au estimat, de asemenea, masele găurilor negre pe baza lățimii unei alte linii spectrale, C IV. Toate cele trei estimări s-au situat într-un interval similar. Gaura neagră asociată cu imaginile A și B are o masă estimată de cel puțin 20 până la 23 de milioane de mase solare, în timp ce cea asociată cu imaginea C are o masă estimată de cel puțin 15 milioane de mase solare. Masele similare susțin ideea că două galaxii comparabile au fuzionat, fiecare aducându-și propria gaură neagră — „în concordanță cu interpretarea că galaxia gazdă a trecut printr-o fuziune majoră”, explică autorii.
Echipa a estimat și limitele superioare ale ratelor de hrănire ale găurilor negre. A rezultat o diferență considerabilă: estimările pentru A și B sunt de aproximativ 47% și, respectiv, 51% din maximum, în timp ce C se situează la doar circa 4%. Deși acest lucru susține scenariul cu două găuri negre, contrazice simulările care prevăd că gaura neagră mai ușoară dintr-o pereche se hrănește mai repede: C este gaura neagră cu masa mai mică și se hrănește mai lent.
Totuși, cercetătorii avertizează că rata de hrănire pentru C ar putea fi incertă, întrucât depinde de magnificarea gravitațională, iar valoarea considerată este doar o medie și ar putea fi inexactă.
Observații viitoare și concluzii
Autorii solicită observații în infraroșu apropiat pentru a verifica independent masele. Deocamdată, rezultatele susțin ipoteza că MG B2016+112 este un nucleu galactic activ dublu, cu imaginile A și B provenind de la o singură sursă, iar imaginea C de la o alta.
„La o separație proiectată de 175 parseci la z = 3,273, acest sistem reprezintă cel mai apropiat dual AGN confirmat identificat până în prezent la o asemenea deplasare spre roșu ridicată”, concluzionează cercetătorii. Sistemul oferă o rară ocazie de a observa creșterea găurilor negre în timpul unei posibile fuziuni majore de galaxii în universul timpuriu.
