Интеллектуальная группа

Сначала учёные наблюдали эту галактику с помощью камеры ближнего инфракрасного диапазона NIRCam, установленной на борту этого космического телескопа. Она работала в режиме безщелевой спектроскопии - вместо того чтобы пропускать наблюдаемый свет от объекта через узкую щель, использовалась дифракционная решётка, которая разделяет поступающий свет по длинам волн и позволяет определить - на каких длинах волн излучает наблюдаемый объект и насколько сильно. Это позволяет одновременно получать спектры от множества объектов, находящихся в поле зрения телескопа. Для спектроскопических наблюдений J0148-4214 использовали фильтр F356W, пропускающий излучение с длинами волн от 3,1 до 4,0 микрометра. Одновременно NIRCam наблюдала галактики через 3 фильтра: F115W, F200W и F356W, которые выделяют излучение в разных участках ближнего инфракрасного диапазона, что позволяет сравнивать внешний вид и яркость наблюдаемого объекта на разных длинах волн. В чего результате учёные получили как спектральные данные, так необходимые для изучения структуры этой галактики изображения. Затем учёные провели наблюдения галактики J0148-4214 с помощью другой камеры NIRSpec на борту этого же космического телескопа. Данная камера работает в более широком диапазоне ближнего инфракрасного диапазона - от 0,6 до 5,3 микрометра. Однако учёные использовали более узкий диапазон от 2,87 до 5,14 микрометров, использовав интегрально-полевой блок, который позволяет одновременно получать спектры множества небольших участков изображения. В результате учёные смогли ещё более подробно определить - не только какие длины волн присутствуют в излучении галактики, но и из каких именно конкретных областей галактики они исходят, что особенно важно при поиске нескольких близко расположенных источников - даже если их невозможно разделить на обычном изображении, различия в спектрах и пространственном распределении излучения позволяют установить наличие отдельных объектов. Высокое спектральное разрешение позволило подробно изучить линии излучения вещества в этой галактике, а интегрально-полевая спектроскопия помогла определить области, в которых наблюдались эти линии. Главным свидетельством присутствия сверхмассивных чёрных дыр стали широкие линии излучения водорода, прежде всего Hα - линии, возникающей при переходах электронов в атомах водорода между определёнными энергетическими уровнями. Они обычно возникают в быстро движущемся газе, находящемся в непосредственной близости от активно растущей сверхмассивной чёрной дыры, где скорости движения газа в формирующих эти линии областях достигают тысяч километров в секунду. При этом, соответствующего широкого компонента у ярких запрещённых линий дважды ионизированного кислорода обнаружить не удалось, что также является характерным признаком области широких эмиссионных линий вокруг активно аккрецирующей сверхмассивной чёрной дыры. В центральной области J0148-4214 линия Hα имеет сложную асимметричную форму, что изначально можно было бы объяснить одной сверхмассивной чёрной дырой с необычной структурой окружающего её газа. Однако, данные NIRSpec-IFU позволили разделить широкое излучение на два компонента и учёные построили отдельные карты их излучения, определив положение центров этих областей с помощью спектроастрометрии, позволяющей измерить очень небольшие пространственные смещения источника в зависимости от длины волны. В данном случае расстояние между двумя наблюдаемыми центральными областями галактики составило 190 ± 40 световых лет. Построенные карты и астрометрические данные подтвердили, что в центре галактики находятся две сверхмассивные чёрные дыры, разделённые всего лишь 620 световыми годами. Третья сверхмассивная чёрная дыра была обнаружена в северо-западной внешней области галактики, примерно в 5500 световых годах от её центра - её широкая линия Hα также не имеет соответствующего широкого компонента дважды ионизированного кислорода, а сама наблюдаемая область оказалась пространственно отделена от центральной части галактики.