Космический телескоп «Хаббл» обнаружил два тесных двойных квазара, существовавших в эпоху космического полудня. Каждая из систем содержит пару активных сверхмассивных черных дыр на финальной стадии сближения друг с другом, после которой они сольются воедино. Препринт доступен на сайте arXiv.org.
Слияния галактик считаются доминирующим путем их роста в стандартной космологической модели. Если галактики содержат сверхмассивные черные дыры, то приток газа к ним из-за слияния повысит их активность и они будут постепенно сближаться, пока не сольются. Поиски систем с двумя и более активными галактическими ядрами — важная, но трудоемкая задача. Особенно интересны системы, где расстояние между черными дырами не превышает примерно 16,3 тысячи световых лет, что интерпретируется как переход к заключительной стадии сближения и слияния, сопровождаемого всплеском гравитационных волн.
Группа астрономов во главе с Ван Цянем (Qian Wang) из Уханьского университета сообщила об открытии двух двойных квазаров с малым расстоянием между черными дырами. Исходная выборка насчитывала 386 потенциальных двойных квазаров из обзора неба SDSS, наблюдавшихся камерой Hyper Suprime-Cam, из которых для дальнейшего изучения были выбраны одиннадцать систем. Наблюдения за кандидатами велись при помощи инструмента WFC3 телескопа «Хаббл», как в режиме камеры, так и спектроскопии.
Анализ собранных данных наблюдений показал, что два объекта из выборки действительно являются двойными квазарами, которые существовали в эпоху космического полудня, когда галактики во Вселенной наиболее активно наращивали массу за счет звездообразования. Красное смещение системы SDSS J1625+4309 составляет 1,647, она содержит два активных галактических ядра, разделенных дистанцией 15,3 тысячи световых лет и содержащих черные дыры с массами 108,6 и 108,7 массы Солнца. Вторая система (SDSS J0229−0514) демонстрирует два активных ядра на удалении 10,4 тысяч световых лет друг от друга, содержащих черные дыры с массами 108,3 и 108,1 массы Солнца. Красное смещение системы оценивается в 3,17.
SDSS J1625+4309 интерпретируется как продолжающееся крупное слияние галактик, а SDSS J0229−0514 — как слияние галактик на поздней стадии. Обе системы стали первыми двойными тесными квазарами при смещении более полутора и будут хорошими целями для будущих наблюдений «Джеймса Уэбба» по картированию потоков газа в системах.
Поиск двойных квазаров осложняется и тем, что на поверку они могут быть другими объектами. Например, так произошло с объектом SDSS J0823+2418, который оказался линзированным квазаром.