S-a descoperit că o galaxie situată la 12,5 miliarde ani-lumină conține trei găuri negre supermasive (SMBH), dintre care două vor fuziona în curând (într-un interval considerat scurt în metrici astronomie), iar prezența celei de-a treia la marginea sistemului binar necesită explicații suplimentare. Toate cele trei SMBH se hrănesc activ și modelează evoluția galaxiei din jurul lor. Descoperirea ar putea pune capăt mai multor dezbateri legate de evoluția universului tânăr, dar ridică numeroase întrebări noi.

Găurile negre supermasive sunt înconjurate de așa-numitele nuclee galactice active (AGN). Acestea sunt regiuni compacte care emit o cantitate extraordinară de energie prin discurile lor de materie superexcitate, și prin urmare, sunt cele mai luminoase obiecte din univers, permițând experților să le observe în trecut, chiar și în primele miliarde de ani de după Big Bang. Însă rezoluția nu este prea bună, rămân numeroase întrebări fără răspuns, printre care și aceea de ce unele par mai mari decât considerăm noi că ar fi posibil, având în vedere vârsta lor.

O posibilă explicație pentru această enigmă ar fi că multe găuri negre mai mici fuzionează într-un ritm surprinzător de rapid, dar demonstrarea acestui lucru reprezintă o provocare. O alta este lipsa materialelor grele la începuturi, care crează chiar și stele mult mai masive decât în prezent, aglomerând aceste zone de formare, producând efecte exagerate. Cu toate acestea, atunci când astronomii au studiat galaxia J0148-4214, au observat semne ale existenței a două găuri negre supermasive care urmează să fuzioneze în curând (în câteva sute milioane ani). Dar prezența unei a treia găuri negre susține ideea că evoluția galaxiilor ar putea fi mai rapidă decât au estimat cercetătorii.

„Aceasta este prima dovadă a existenței a trei găuri negre active într-o singură galaxie”, a declarat Hannah Übler, cercetătoare la Institutul Max Planck de Fizică Extraterestră. J0148-4214 se află prea departe pentru ca cele două găuri negre să poată fi observate separat, dar lumina lor combinată prezintă o asimetrie, ceea ce sugerează existența a două obiecte de mărimi diferite.

În spectrul luminii provenite de la J0148-4214, se observă benzi largi, care sugerează prezența unei materii care se mișcă foarte repede. Deși supernovele și alte câteva fenomene astronomice pot genera benzi largi cu aspect similar, Übler și colegii săi au ajuns la concluzia că ceea ce observă poate fi explicat prin discurile de acreție din jurul găurilor negre. Mai precis: datele indică o gaură neagră supermasivă cu o masă de 80 milioane de mase solare, însoțită de o gaură neagră cu o masă de 0,6 milioane mase solare. Cele două corpuri cerești se află la o distanță de aproximativ 620 ani-lumină, iar obiectul mai mic este pe orbită convergentă, este frânată de discul de materie a găurii negre mai mari.

Cercetătorii recunosc că estimările privind masa au marje de eroare mari și afirmă că determinarea exactă a maselor nu este obiectivul lor principal. În același timp observă că gaura neagră supermasivă mult mai mică se hrănește într-un ritm fenomenal, depășind limita Eddington referitoare la mărimea sa, care era considerată odinioară limita maximă de creștere a găurilor negre.

Masa totală a galaxiei este de 1,3 miliarde mase solare, ceea ce este considerat destul de mic în comparație cu o gaură neagră centrală atât de mare, chiar și fără a lua în calcul viitoarea (defapt în trecutul îndepărtat) absorbție a celei de-a doua găuri negre supergrele. Și asta nu este tot. Într-adevăr, o a treia gaură neagră supergrea, cu o masă de aproximativ două milioane mase solare, se află la marginea galaxiei J0148-4214, la aproximativ 5.500 ani-lumină de perechea din centru.

Cea mai plauzibilă explicație pentru cele trei găuri negre supermasive este că J0148-4214 a luat naștere din fuziunea a trei galaxii, fiecare dintre ele având propria gaură neagră supermasivă. Acest scenariu pare foarte probabil, deși galaxia fiind mică este curioasă, singura explicație fiind că materia a fost consumată de găurile negre. Cu toate acestea, autorii consideră că încă nu este clar direcția SMB-ului din exterior. Este posibil să fie pe cale de a părăsi galaxia, ori pentru că a fost ejectat de duo-ul din centru, ori pentru că este doar un rătăcitor care a fost surprins de noi.

Dacă a treia gaură neagră se apropie sau tocmai se îndepărtează este o întrebare foarte interesantă, spune Übler. Datele cu o rezoluție spațială și spectrală mai mare ar ajuta la studierea mai aprofundată a cinematicii gazului din jurul găurilor negre, ceea ce ar putea oferi indicii pentru dezlegarea misterului. În ansamblu însă, pare mai probabil ca a treia gaură neagră să se îndrepte spre centru.

Dar dacă a treia gaură neagră este un fugar, echipa de cercetători este foarte interesată să afle câtă materie a luat cu ea, și ar putea fi prima cu ajutorul căreia am putea identifica și alte găuri negre rătăcitoare pe moment invizibile pentru noi.