天文学家在遥远的星系 J0148-4214 中，首次捕捉到了三个处于活动状态的超大质量黑洞。这些黑洞位于一个古老的星系中，由于该星系距离极其遥远，其发出的光线经过了约 12.5 年前（注：原文为 12.5 billion years）的漫长旅程才抵达地球，这意味着科学家们观测到的是大爆炸后仅 12 亿年时的宇宙景象。
在如此浩瀚的距离下，宇宙的膨胀会将光线拉伸至更长、更红的波长。研究人员通过测量红移值（z=5.02）精确确定了该星系的非凡距离。该研究的主要作者、马克斯·普朗克地外物理研究所（MPE）研究小组组长 Hannah Übler 表示：“这是在遥远宇宙的单个星系中发现三个活动黑洞的首个证据。”
同一古老星系中的三个黑洞
在这三个黑洞中，有两个位于星系中心附近，投影距离仅相隔 620 光年；第三个黑洞则距离中心较远，大约在 5,500 光年之外。这一发现为解答早期宇宙中的大质量黑洞如何聚集提供了重要线索。
Übler 指出：“这表明早期宇宙中的某些过程能非常高效地将大质量黑洞聚集在一起，为我们未来有望通过引力波天文台探测到的大规模黑洞合并奠定了基础。”天文学家普遍认为，星系碰撞和合并在宇宙早期非常普遍，随着星系融合，其中心黑洞也会相互靠近并最终合并，从而解释了为什么大爆炸后不久就能形成如此庞大的黑洞。
天文学家如何探测隐藏的黑洞
研究人员通过分析氢气发射光谱中的独特特征识别出了这三个黑洞。在黑洞附近，强大的引力迫使气体以极高的速度运动，在光谱中留下了可辨识的特征信号，从而使科学家能够在无法直接观测到黑洞本身的情况下探测到它们的活动。
在 J0148-4214 的中心，研究团队发现了一个复杂的氢发射模式，其最佳解释并非单一光源，而是两个间距极近的黑洞。为了区分它们，科学家采用了高精度的光谱天体测量技术（spectro-astrometry），通过追踪光谱发射位置的细微变化，成功锁定了两个中心黑洞的具体位置，尽管望远镜无法将它们解析为两个独立的光点。此外，观测还在星系外围区域揭示了第三个活动黑洞的存在。
质量悬殊的三个黑洞
这三个黑洞的尺寸大小各异。根据研究人员的计算，它们的质量分别约为太阳的 8,000 万倍、60 万倍和 200 万倍。令人惊讶的是，质量最大的黑洞并非吞噬物质最激进的一个；与其相邻的一个质量约为 60 万个太阳质量的小黑洞，其物质吸积速率反而更高，甚至超出了黑洞生长基础模型所预测的最大极限（爱丁顿极限）。
第二作者、MPE 研究员 Giovanni Mazzolari 博士表示：“JWST 的数据不仅让我们能够识别出这三个黑洞，还能估算出它们的质量、吸积率以及星系的恒星质量。我们发现该星系的总恒星质量约为 13 亿个太阳质量，而这些黑洞占据了相当大的一部分比例。”
一场正在酝酿的古老黑洞合并
位于星系中心附近的两个黑洞预计将在未来几亿年内发生合并。剑桥大学教授、该研究的共同作者 Roberto Maiolino 补充道：“这些结果令人极为兴奋，它们表明黑洞合并可能是早期宇宙中黑洞快速增长的另一条捷径。”至于第三个远离中心的黑洞，则可能是一次早期合并中由于引力反冲而被弹射到外围的残余，或者是正逐渐向星系中心移动并最终与另外两个黑洞发生相互作用。
詹姆斯·韦布望远镜展现强大观测能力
这一发现凸显了詹姆斯·韦布空间望远镜（JWST）在研究遥远星系中黑洞方面的卓越性能，特别是其集成场光谱学（integral field spectroscopy）的应用。借助近红外光谱仪（NIRSpec-IFS）的集成场光谱模式，研究人员得以分离出原本会被误认为来自单一黑洞的光谱信号。如果没有这些详细的空间信息，科学家很可能只会识别出该星系中三个活动黑洞里的一个。该结果暗示，其他遥远星系可能也隐藏着多个正在生长的黑洞，寻找更多此类系统将有助于重构黑洞合并的历史，并深入理解宇宙早期如何孕育出如此庞大的天体。