Oto najbliższy znany duet supermasywnych czarnych dziur. Naukowcy informują, że odległość między tymi dwoma olbrzymami to zaledwie 300 lat świetlnych. Za ich odkrycie odpowiada Kosmiczny Teleskop Hubble’a oraz Obserwatorium Rentgenowskie Chandra. Obie czarne dziury, głęboko zanurzone w parze zderzających się galaktyk, są intensywnie zasilane przez opadający gaz i pył, co powoduje, że świecą jasno jako aktywne jądra galaktyczne (AGN).
Jest to zdecydowanie najbliższa para aktywnych jąder galaktycznych w lokalnym wszechświecie wykryta w zakresie światła widzialnego i rentgenowskiego. Co ciekawe, wcześniej odkryto kilkadziesiąt „podwójnych” czarnych dziur, to jednak jeszcze nigdy odległość między dwiema czarnymi dziurami nie była tak mała, niż w MCG-03-34-64. Aczkolwiek tutaj trzeba zaznaczyć, że naukowcom udało się zaobserwować jedną parę czarnych dziur, która znajduje się jeszcze bliżej nas, ale były to obserwacje wykonane za pomocą radioteleskopów, których jak na razie nie potwierdzono w innym zakresie promieniowania.
Takie układy podwójne AGN prawdopodobnie były bardziej powszechne we wczesnym wszechświecie, gdy łączenie się galaktyk występowało częściej. Opisywany tutaj układ pozwala naukowcom bliżej przyjrzeć się takim obiektom. Jakby nie patrzeć odległość do niego to zaledwie 800 milionów lat świetlnych.
Odkrycie było zrządzeniem losu. Wysokiej rozdzielczości obrazowanie Hubble’a ujawniło trzy optyczne kolce dyfrakcyjne zagnieżdżone wewnątrz galaktyki macierzystej, co wskazuje na duże stężenie świecącego gazu tlenowego na bardzo małym obszarze. Nikt się tam jednak nie spodziewał podwójnej supermasywnej czarnej dziury.
„Ten widok nie jest powszechnym zjawiskiem w pobliskim wszechświecie i powiedział nam, że wewnątrz galaktyki dzieje się coś innego”.
Kolce dyfrakcyjne to artefakty obrazowania powstające, gdy światło z bardzo małego obszaru w przestrzeni zagina się wokół lustra wewnątrz teleskopów.
Zespół Falcão zbadał następnie tę samą galaktykę w świetle rentgenowskim za pomocą Kosmicznego Obserwatorium Chandra, aby sprawdzić, skąd się te kolce wzięły.
„Kiedy przyjrzeliśmy się MCG-03-34-64 w paśmie rentgenowskim, zobaczyliśmy dwa oddzielne, silne źródła emisji wysokoenergetycznej pokrywające się z jasnymi punktami optycznymi światła widzianymi przez Hubble’a. Złożyliśmy te elementy w całość i doszliśmy do wniosku, że prawdopodobnie patrzymy na dwie blisko siebie położone supermasywne czarne dziury” — powiedział Falcão.
Aby poprzeć swoją interpretację, naukowcy wykorzystali archiwalne dane radiowe z Karl G. Jansky Very Large Array w pobliżu Socorro w Nowym Meksyku. Energetyczny duet czarnych dziur emituje bowiem również silne fale radiowe.
„Kiedy widzisz jasne światło w zakresie optycznym, rentgenowskim i radiowym, wiele rzeczy można wykluczyć, co prowadzi do wniosku, że można je wyjaśnić jedynie jako blisko położone czarne dziury. Kiedy złożysz wszystkie elementy w całość, otrzymasz obraz duetu AGN” — powiedział Falcão.
Trzecie źródło jasnego światła widziane przez Hubble’a ma nieznane pochodzenie i potrzeba więcej danych, aby je zrozumieć. Może to być gaz, który jest wzbudzany energią ze strumienia plazmy, która z olbrzymią prędkością wystrzeliwana jest z otoczenia jednej z czarnych dziur.
„Nie bylibyśmy w stanie zobaczyć wszystkich tych zawiłości bez niesamowitej rozdzielczości Hubble’a” — powiedział Falcão.
Dwie supermasywne czarne dziury znajdowały się kiedyś w jądrach swoich galaktyk macierzystych. Połączenie galaktyk spowodowało, że ich czarne dziury znalazły się blisko siebie. Z czasem będą się nadal zbliżać do siebie, aż w końcu się połączą — być może za 100 milionów lat, emitując przy tym — a jakże — silne fale grawitacyjne.
Obserwatorium fal grawitacyjnych Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory (LIGO) wykryło fale grawitacyjne z dziesiątek połączeń między czarnymi dziurami o masie gwiazdowej. Ale dłuższe fale powstające w wyniku połączenia się supermasywnych czarnych dziur znajdują się poza możliwościami LIGO.
LISA (Laser Interferometer Space Antenna), detektor fal grawitacyjnych nowej generacji, który będzie się składał z trzech detektorów oddalonych od siebie o miliony kilometrów w przestrzeni kosmicznej, powinien być w stale uchwycić fale grawitacyjne z takich zderzeń.