Астрономы с помощью комплекса ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array), крупнейшего в мире радиоинтерферометра для миллиметровых и субмиллиметровых волн, впервые однозначно подтвердили существование редкой пары квазаров в сливающихся галактиках ранней Вселенной. Система J2037–4537 на красном смещении 5,7 стала лишь вторым подобным объектом, известным на сегодняшний день.
Квазары — одни из самых ярких объектов во Вселенной, питаемые сверхмассивными чёрными дырами в центрах галактик. Их активность часто запускается при слиянии галактик, когда газ устремляется к центру и «разжигает» чёрные дыры. Однако обнаружить две активные чёрные дыры в одной сливающейся системе, особенно в первые миллиарды лет после Большого взрыва, чрезвычайно сложно.
Система J2037–4537 была кандидатом на пару квазаров с 2021 года, но до сих пор нельзя было исключить, что это результат гравитационного линзирования — когда свет одного квазара раздваивается под действием гравитации промежуточной галактики. Группа под руководством Минхао Юэ (Аризонский университет) провела высокоразрешающие наблюдения, исследовав распределение ионизированного углерода — индикатора холодного звездообразующего газа.
В результате был обнаружен «мост» из газа между двумя объектами, что невозможно при линзировании и однозначно подтверждает: это две разные галактики с двумя квазарами. Обе галактики в системе J2037–4537 массивны (не менее 10 млрд солнечных масс) и активно формируют звёзды (более 500 солнечных масс в год). Сейчас их сверхмассивные чёрные дыры разделены тысячами световых лет и ещё не образуют тесную пару. По расчётам, их слияние произойдёт примерно через 2,1 млрд лет, что приведёт к формированию двойной чёрной дыры и излучению низкочастотных гравитационных волн.
Такие системы могут объяснить избыток гравитационного фона, недавно обнаруженный с помощью пульсарных тайминговых массивов. Если подобные пары встречаются чаще, чем считалось, то это существенно повлияет на модели эволюции галактик и чёрных дыр