BlackTHUNDER：发现 z≈5 星系中的三颗大质量黑洞

我们基于 JWST/NIRSpec-IFU 光谱学观测，揭示了位于 $z=5.0167$ 星系 J0148-4214 中的三颗大质量、吸积中的黑洞。这些黑洞通过宽 H$\alpha$ 发射线（FWHM = 430-2920 km/s）被发现，但在明亮的 [O III] 双峰中没有禁止线信号。不对称的中心 H$\alpha$ 轮廓图隔离出两个空间上互异的宽线区 (BLR)，其间隔为 $190\pm40$ pc，而第三颗 BLR 位于星系的外缘，投影分离为 1.7 kpc。利用单历法关系，我们估算出黑洞质量为 $\log(M_\bullet/M_\odot)=7.9\pm0.4$（主要中心性）、$5.8\pm0.5$（次中心性）以及 $6.3\pm0.5$（第三颗非中心性）。我们认为，两颗中心性黑洞很快会相互合并，简单的数值动力学湍动时间估计约为 700 Myr。假设非中心性黑洞也在向中心汇聚，它将导致第二次合并，我们研究了此类合并的 LISA 检测概率。或者，第三颗黑洞可能是之前三体相互作用或引力 recoil 的结果，其中我们的观察表明，这些黑洞即使在此类极端动力学相互作用后的结果中，也可能保留其吸积盘和 BLR。发现了高红移处的黑洞三元组，以及其他近期关于遥远黑洞对的实验结果，表明在早期宇宙中，多个大质量黑洞系统是常见的。我们的结果凸显了 IFU 观测在遥远星系中发现大质量黑洞多重体的重要性，这些星系是可被下一代引力波观测器探测到的大质量黑洞合并的前体。