Astrônomos avistaram três buracos negros gigantes em uma colisão titânica de três galáxias. Vários observatórios, incluindo o Observatório de raios-X Chandra e outros telescópios espaciais da NASA, capturou o sistema incomum.

"Na época, estávamos procurando apenas pares de buracos negros, e ainda, por meio de nossa técnica de seleção, nos deparamos com este sistema incrível, "disse Ryan Pfeifle da George Mason University em Fairfax, Virgínia, o primeiro autor de um novo artigo no The Astrophysical Journal descrevendo esses resultados. "Esta é a evidência mais forte já encontrada para esse sistema triplo de alimentação ativa de buracos negros supermassivos."

O sistema é conhecido como SDSS J084905.51 + 111447.2 (SDSS J0849 + 1114 para breve) e está localizado a um bilhão de anos-luz da Terra.

Para descobrir esta rara trifeta de buraco negro, os pesquisadores precisavam combinar dados de telescópios terrestres e espaciais. Primeiro, o telescópio Sloan Digital Sky Survey (SDSS), que varre grandes áreas do céu com luz óptica do Novo México, SDSS J0849 + 1114 com imagem. Com a ajuda de cientistas cidadãos que participam de um projeto chamado Galaxy Zoo, foi então marcado como um sistema de galáxias em colisão.

Então, dados da missão Wide-field Infrared Survey Explorer (WISE) da NASA revelaram que o sistema estava brilhando intensamente em luz infravermelha durante uma fase da fusão da galáxia quando mais de um dos buracos negros deve estar se alimentando rapidamente. Para acompanhar essas pistas, os astrônomos então se voltaram para o Chandra e o Grande Telescópio Binocular (LBT) no Arizona.

Os dados do Chandra revelaram fontes de raios-X - um sinal revelador de material sendo consumido pelos buracos negros - nos centros brilhantes de cada galáxia na fusão, exatamente onde os cientistas esperam que os buracos negros supermassivos residam. O Chandra e o Nuclear Spectroscopic Telescope Array (NuSTAR) também encontraram evidências de grandes quantidades de gás e poeira ao redor de um dos buracos negros, típico para um sistema de buraco negro em fusão.

Enquanto isso, dados de luz óptica do SDSS e LBT mostraram assinaturas espectrais características de material sendo consumido pelos três buracos negros supermassivos.

"Os espectros ópticos contêm uma grande quantidade de informações sobre uma galáxia, "disse a coautora Christina Manzano-King da Universidade da Califórnia, Riverside. "Eles são comumente usados ​​para identificar buracos negros supermassivos que se acumulam ativamente e podem refletir o impacto que eles têm nas galáxias que habitam."

Uma razão pela qual é difícil encontrar um trio de buracos negros supermassivos é que eles provavelmente estão envoltos em gás e poeira, bloqueando muito de sua luz. As imagens infravermelhas do WISE, os espectros infravermelhos do LBT e as imagens de raios-X do Chandra contornam esse problema, porque a luz infravermelha e de raios-X perfuram as nuvens de gás com muito mais facilidade do que a luz óptica.

"Com o uso desses grandes observatórios, identificamos uma nova maneira de identificar buracos negros supermassivos triplos. Cada telescópio nos dá uma pista diferente sobre o que está acontecendo nesses sistemas, "disse Pfeifle." Esperamos estender nosso trabalho para encontrar mais triplos usando a mesma técnica. "

"Buracos negros duplos e triplos são extremamente raros, "disse o co-autor Shobita Satyapal, também de George Mason, "mas esses sistemas são, na verdade, uma consequência natural das fusões de galáxias, que pensamos é como as galáxias crescem e evoluem. "

Três buracos negros supermassivos se fundindo se comportam de maneira diferente do que apenas um par. Quando há três desses buracos negros interagindo, um par deve se fundir em um buraco negro maior muito mais rápido do que se os dois estivessem sozinhos. Esta pode ser uma solução para um enigma teórico chamado de "problema parsec final, "em que dois buracos negros supermassivos podem se aproximar com alguns anos-luz um do outro, mas precisariam de um puxão extra para se fundir por causa do excesso de energia que carregam em suas órbitas. A influência de um terceiro buraco negro, como em SDSS J0849 + 1114, poderia finalmente trazê-los juntos.

Simulações de computador mostraram que 16% dos pares de buracos negros supermassivos em galáxias em colisão terão interagido com um terceiro buraco negro supermassivo antes de se fundirem. Essas fusões produzirão ondulações no espaço-tempo chamadas de ondas gravitacionais. Essas ondas terão frequências mais baixas do que o Observatório de Ondas Gravitacionais de Interferômetro de Laser da National Science Foundation (LIGO) e o detector de ondas gravitacionais de Virgem Europeu podem detectar. Contudo, eles podem ser detectáveis ​​com observações de rádio de pulsares, bem como futuros observatórios espaciais, como a Antena Espacial de Interferômetro de Laser da Agência Espacial Europeia (LISA), que detectará buracos negros de até um milhão de massas solares.