Astronomit, jotka käyttivät James Webb -avaruusteleskoopin (JWST) havaintoja, ovat tunnistaneet galaksin, joka on muodostunut noin 1,3 miljardia vuotta alkuräjähdyksen jälkeen ja sisältää kolme supermassiivista mustaa aukkoa. Havainnon keskeinen piirre on se, että kaksi näistä aukkoista sijaitsee hyvin lähellä galaksin keskustaa ja ovat todennäköisesti lähitulevaisuudessa sulautumassa, kun taas kolmas on huomattavasti kauempana ja yhdistynee myöhemmin.

Tällainen löytö valaisee mustien aukkojen massan kertymisen mekanismeja varhaisessa universumissa: havainto viittaa siihen, että aukkojen yhdistymiset ovat olleet merkittävä tekijä nykyisten supermassiivisten mustien aukkojen (SMBH) muodostumisessa.

Mitä havainto kertoo mustien aukkojen kasvusta

Kolmoisjärjestelmä on poikkeuksellinen, koska samassa galaksissa esiintyvät useat supermassiiviset mustat aukot tarjoavat suoran näytön hierarkkisesta massan kokoontumisesta. Kun kaksi keskustan lähellä olevaa aukkoa sulautuu, niiden massat yhdistyvät ja muodostavat nopeasti kasvavan keskitetyn kohteen. Myöhemmät liittymät kolmannen kauempana sijaitsevan aukon kanssa voisivat edelleen kasvattaa lopullisen SMBH:n massaa.

Tämä tukee käsitystä siitä, että galaksien ja niiden keskustojen kehittyessä tapahtuvat fuusiot voivat olla keskeisiä massan hankintakanavia, erityisesti aikaisessa kosmisessa ajassa, jolloin tiheät ympäristöt suosivat usein toisiaan lähestyvien massiivisten kohteiden yhdistymistä.

Seuraukset kosmologialle ja jatkotutkimukselle

Havainto asettaa uusia rajoja malleille, jotka yrittävät selittää, kuinka supermassiiviset mustat aukot saavuttivat nykyiset massansa lyhyessä kosmisessa ajassa. Jos fuusiot olivat yleisiä varhaisessa universumissa, niiden vaikutus SMBH-populaation muodostumiseen ja galaksien keskusten dynamiikkaan voi olla suurempi kuin yksittäinen kaasun ja tähteyden kautta tapahtuva kasvu antoi ymmärtää.

Lisähavainnot samanlaisista järjestelmistä auttavat määrittämään, kuinka usein tällaiset moninkertaiset aukkojen yhdistymät esiintyivät ja millä aikajänteellä ne etenivät fuusioiksi. Myös suhteellisen lähitulevaisuuden gravitaatioaaltahavaintojen kontekstiin tämä löytö on mielenkiintoinen: massiivisten fuusioiden historia voi vaikuttaa siihen, millaisia gravitaatioaaltojen lähteitä voidaan odottaa eri aikaskaaloilla.

James Webb -teleskoopin kyky erottaa ja karakterisoida kaukaisia galakseja avaa uusia reittejä tutkimukselle. Seuraavat askeleet ovat etsiä lisää esimerkkejä samankaltaisista järjestelmistä, kartoittaa näiden aukkojen liike- ja massaominaisuuksia sekä sovittaa havainnot teoreettisiin malleihin mustien aukkojen syntymisestä ja kasvusta.