Astronomer har upptäckt tre gigantiska svarta hål i en titanisk kollision av tre galaxer. Flera observatorier, inklusive Chandra X-ray Observatory och andra NASA rymdteleskop, fångade det ovanliga systemet.

"Vi letade bara efter par av svarta hål vid den tiden, och ändå, genom vår urvalsteknik, vi snubblade över detta fantastiska system, " sa Ryan Pfeifle från George Mason University i Fairfax, Virginia, den första författaren till en ny artikel i The Astrofysisk tidskrift som beskriver dessa resultat. "Detta är det starkaste beviset som hittills hittats för ett sådant trippelsystem för att aktivt mata supermassiva svarta hål."

Systemet är känt som SDSS J084905.51+111447.2 (förkortat SDSS J0849+1114) och ligger en miljard ljusår från jorden.

För att avslöja denna sällsynta svarta håls trifecta, forskare behövde kombinera data från teleskop både på marken och i rymden. Först, Sloan Digital Sky Survey (SDSS) teleskop, som skannar stora delar av himlen i optiskt ljus från New Mexico, avbildad SDSS J0849+1114. Med hjälp av medborgarforskare som deltar i ett projekt kallat Galaxy Zoo, det märktes sedan som ett system av kolliderande galaxer.

Sedan, data från NASA:s Wide-field Infrared Survey Explorer (WISE) uppdrag avslöjade att systemet glödde intensivt i infrarött ljus under en fas i galaxsammanslagningen när mer än ett av de svarta hålen förväntas matas snabbt. För att följa upp dessa ledtrådar, astronomer vände sig sedan till Chandra och Large Binocular Telescope (LBT) i Arizona.

Chandra-data avslöjade röntgenkällor - ett tydligt tecken på att material förbrukas av de svarta hålen - i de ljusa mitten av varje galax i sammanslagningen, exakt där forskarna förväntar sig att supermassiva svarta hål ska finnas. Chandra och NASA:s Nuclear Spectroscopic Telescope Array (NuSTAR) hittade också bevis för stora mängder gas och damm runt ett av de svarta hålen, typiskt för ett sammanslagna svarthålssystem.

Under tiden, optiska ljusdata från SDSS och LBT visade karakteristiska spektrala signaturer av material som konsumeras av de tre supermassiva svarta hålen.

"Optiska spektra innehåller en mängd information om en galax, " sa medförfattaren Christina Manzano-King från University of California, Riverside. "De används ofta för att identifiera aktivt ansamlande supermassiva svarta hål och kan återspegla den påverkan de har på galaxerna de bor i."

En anledning till att det är svårt att hitta en trilling av supermassiva svarta hål är att de sannolikt kommer att vara höljda i gas och damm, blockerar mycket av deras ljus. De infraröda bilderna från WISE, det infraröda spektrat från LBT och röntgenbilderna från Chandra går förbi detta problem, eftersom infrarött och röntgenljus tränger igenom gasmoln mycket lättare än optiskt ljus.

"Genom användningen av dessa stora observatorier, vi har identifierat ett nytt sätt att identifiera tredubbla supermassiva svarta hål. Varje teleskop ger oss olika ledtrådar om vad som händer i dessa system, ", sa Pfeifle. "Vi hoppas kunna utöka vårt arbete för att hitta fler trippel med samma teknik."

"Dubbla och tredubbla svarta hål är ytterst sällsynta, " sa medförfattaren Shobita Satyapal, också av George Mason, "men sådana system är faktiskt en naturlig konsekvens av galaxsammanslagningar, som vi tror är hur galaxer växer och utvecklas."

Tre supermassiva svarta hål som smälter samman beter sig annorlunda än bara ett par. När det finns tre sådana svarta hål som samverkar, ett par borde smälta samman till ett större svart hål mycket snabbare än om de två var ensamma. Detta kan vara en lösning på en teoretisk gåta som kallas "det sista parsec-problemet, " där två supermassiva svarta hål kan närma sig inom några ljusår från varandra, men skulle behöva lite extra drag inåt för att smälta samman på grund av den överskottsenergi de bär i sina banor. Påverkan av ett tredje svart hål, som i SDSS J0849+1114, äntligen kunde föra dem samman.

Datorsimuleringar har visat att 16 % av paren av supermassiva svarta hål i kolliderande galaxer kommer att ha interagerat med ett tredje supermassiva svarta hål innan de smälter samman. Sådana sammanslagningar kommer att producera krusningar genom rumtiden som kallas gravitationsvågor. Dessa vågor kommer att ha lägre frekvenser än National Science Foundations Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory (LIGO) och European Virgo gravitationsvågdetektor kan upptäcka. Dock, de kan detekteras med radioobservationer av pulsarer, såväl som framtida rymdobservatorier, såsom Europeiska rymdorganisationens Laser Interferometer Space Antenna (LISA), som kommer att upptäcka svarta hål upp till en miljon solmassor.