NGC 6240 är ett pussel för astronomer. Länge trodde astronomer att galaxen är ett resultat av en sammanslagning mellan två galaxer, och den sammanslagningen är tydlig i galaxens form: den har ett oroligt utseende, med två kärnor och förlängningar och slingor.
NGC 6240 är cirka 400 miljoner ljusår bort, i stjärnbilden Ophiuchus. Även om det har studerats intensivt, är det en mycket dammig plats, och vissa detaljer har mörkats. Men en ny studie som använder European Southern Observatory (ESO) Mycket stort teleskop (VLT,) tillsammans med den avancerade 3D MUSE Spectrograph, har öppnat ett nytt fönster till NGC 6240 och avslöjat en stor överraskning.
Galaxen är resultatet av att inte två galaxer går samman, utan tre. Och som ett resultat är det inte hem för två supermassiva svarta hål, utan tre.
'Hittills har en sådan koncentration av tre supermassiva svarta hål aldrig upptäckts i universum.'
Dr Peter Weilbacher, Leibniz Institute for Astrophysics.
MUSE-spektrografen är en spektrograf för synligt ljus med både ett brett synfält och utmärkt rumslig upplösning, tack vare adaptiv optik. Det är vad som kallas en panoramisk integralfältspektrograf. Det såg första ljuset 2014 och är optimerat för att studera en mängd olika objekt, inklusive supermassiva svarta hål i närliggande galaxer. Astronomer använde MUSE:s kraft för att titta in i NGC 6240 med mer precision än någonsin tidigare och avslöjade de tre supermassiva svarta hålen.
Nya observationer visar att NGC 6240 är hem för tre supermassiva svarta hål, inte två. Det norra (N) svarta hålet var tidigare känt och är ett aktivt hål. De nya observationerna visar att det södra svarta hålet faktiskt är två hål: S1 och S2. Bildkredit: P Weilbacher (AIP), NASA, ESA, Hubble Heritage (STScI/AURA)-ESA/Hubble Collaboration och A Evans (University of Virginia, Charlottesville/NRAO/Stony Brook University)
Ett internationellt team av forskare producerade denna nya forskning, ledd av forskare från Göttingen och Potsdam. Studien publiceras i tidskriften Astronomy and Astrophysics. Deras tidning heter ' Ett trippelkärnsystem i det avancerade eller slutliga tillståndet av sammanslagning .'
'Genom våra observationer med extremt hög rumslig upplösning kunde vi visa att det interagerande galaxsystemet NGC 6240 är värd för inte två – som tidigare antagits – utan tre supermassiva svarta hål i sitt centrum', säger professor Wolfram Kollatschny från universitetet i Göttingen. huvudförfattare till studien.
'Hittills har en sådan koncentration av tre supermassiva svarta hål aldrig upptäckts i universum', tillägger Dr Peter Weilbacher från Leibniz Institute for Astrophysics Potsdam (AIP). 'Det aktuella fallet ger bevis på en samtidig sammansmältningsprocess av tre galaxer tillsammans med deras centrala svarta hål.'
En bild från Chandra-röntgenobservatoriet av NGC 6240 ovanpå en bild med synligt ljus. Även i röntgenstrålar ser det södra svarta hålet ut som en enda enhet. Bildkredit: Public Domain, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=99501
Denna studie kan vara en del av en felande länk i vår förståelse av hur galaxer bildas. De största, mest massiva galaxerna i universum är lite av ett pussel. Vår förståelse av hur de bildas kan inte förklara de största. Det har inte funnits tillräckligt med tid under universums cirka 14 miljarder år för att de mest massiva galaxerna ska bildas, även om man tar hänsyn till sammansmältningen av två galaxer.
Men om tre galaxer kan smälta samman samtidigt, som NGC 6240 har, så är det en bra väg att förklara existensen av enorma galaxer.
'Men om samtidiga sammansmältningsprocesser av flera galaxer ägde rum, så kunde de största galaxerna med sina centrala supermassiva svarta hål utvecklas mycket snabbare', sa Peter Weilbacher i en pressmeddelande . 'Våra observationer ger den första indikationen på detta scenario.'
MUSE-spektrografens funktioner gjorde denna upptäckt möjlig. Den är inte bara monterad på 8-meters VLT med adaptiv optik, vilket ger den en skärpa som liknar Hubble Space Telescope, utan den skapar ett spektrum för varje enskild pixel i bilden. Den kraften tillät den att titta in i stoftet och lösa upp det södra svarta hålet i två separata svarta hål.
Denna vy visar VLT Unit Telescope 4 inuti sitt hölje. Själva teleskopet dyker upp i mitten och det nya MUSE-instrumentet är till vänster. Detta unika och kraftfulla verktyg för upptäckt använder 24 spektrografer för att separera ljus i dess komponentfärger för att skapa både bilder och spektra av utvalda områden på himlen. MUSE kopplar upptäcktspotentialen hos en bildåtergivningsenhet med mätmöjligheterna hos en spektrograf, samtidigt som den drar fördel av den mycket bättre bildskärpan som tillhandahålls av adaptiv optik. Bildkredit: Eric Le Roux/University Claude Bernard Lyon 1/CNRS/ESO
NGC 6240 är sannolikt nära slutet av sin sammanslagningsprocess, som kan ta över en miljard år att avsluta. Vart och ett av de supermassiva svarta hålen har mer massa än 90 miljoner solar, och så småningom kommer alla tre av dessa svarta hål att smälta samman till en massiv behemoth. När det händer, någon gång i en avlägsen framtid, kommer den sammanslagningen att skapa kraftfulla gravitationsvågor.