Astronómovia našli miesto s tromi supermasívnymi čiernymi dierami, ktoré obiehajú okolo seba

(NASA/R. Pfeifle a kol., arXiv, 2019)

Astronómovia zaznamenali tri supermasy čierne diery (SMBHs) v strede troch kolidujúcich galaxií vo vzdialenosti miliardy svetelných rokov od Zeme. To samo o sebe je nezvyčajné, ale tri čierne diery tiež žiaria v röntgenových emisiách.

To je dôkaz, že všetky tri sú tiež aktívne galaktické jadrá (AGN), ktoré pohlcujú materiál a jasne žiaria.

Tento objav môže vrhnúť trochu svetla na „konečný problém parseku“, ktorý je dlhodobým problémom v astrofyzike a čierna diera fúzií.



Astronómovia našli tri SMBH v údajoch z viacerých ďalekohľadov, vrátane Sloan Digital Sky Survey (SDSS), röntgenového observatória Chandra a Wide-field Infrared Survey Explorer (WISE.)

Tri čierne diery sú zabalené do takmer nepredstaviteľne epickej udalosti; zlúčenie troch galaxií. Tieto trojité fúzie môžu hrať rozhodujúcu úlohu v tom, ako časom rastú najmasívnejšie čierne diery.

Astronómovia, ktorí ho našli, neočakávali, že nájdu tri čierne diery v strede splynutia troch galaxií.

„V tom čase sme hľadali len páry čiernych dier a napriek tomu sme našou selekčnou technikou narazili na tento úžasný systém,“ povedal Ryan Pfeifle z George Mason University vo Fairfaxe vo Virgínii, prvý autor nového článku z r. The Astrophysical Journal opisujúc tieto výsledky.

'Toto je doteraz najsilnejší dôkaz o takomto trojitom systéme aktívneho kŕmenia supermasívnych čiernych dier.'

Systémy trojitých čiernych dier je ťažké rozpoznať, pretože v ich susedstve sa toho veľa deje. Sú zahalené plynom a prachom, takže je ťažké do nich nahliadnuť. V tejto štúdii bolo potrebných niekoľko ďalekohľadov pracujúcich v rôznych častiach elektromagnetického spektra na odhalenie troch dier. Dalo to prácu aj niektorým občianskym vedcom.

Nie sú len ťažko rozpoznateľné, ale sú zriedkavé.

'Dvojité a trojité čierne diery sú mimoriadne zriedkavé,' povedala spoluautorka Shobita Satyapalová, tiež o Georgovi Masonovi, 'ale takéto systémy sú v skutočnosti prirodzeným dôsledkom splynutia galaxií, o ktorých si myslíme, že galaxie rastú a vyvíjajú sa.'

(Hubble/Pfeifle vy v ., arXiv, 2019)

SDSS bola prvá, ktorá zbadala túto trojitú fúziu vo viditeľnom svetle, ale bola len priechodná Galaxy Zoo , občiansky vedecký projekt, že bol identifikovaný ako systém kolidujúcich galaxií.

Potom WISE videl, že systém žiari v infračervenom pásme, čo naznačuje, že sa nachádza vo fáze splynutia galaxií, keď sa očakávalo, že sa bude živiť viac ako jedna z čiernych dier.

Údaje Sloan a WISE však boli len vzrušujúcimi indíciami a astronómovia sa obrátili na observatórium Chandra a Veľký binokulárny ďalekohľad (LBT) pre ďalšie potvrdenie. Pozorovania Chandra ukázali, že v strede každej galaxie boli jasné zdroje röntgenového žiarenia. Presne tam vedci očakávajú, že nájdu SMBH.

Ďalšie dôkazy o tom, že tam boli SMBH, prišli od Chandra a NASA Pole nukleárnych spektroskopických ďalekohľadov satelit (NuSTAR). V blízkosti jednej z čiernych dier našli dôkazy o veľkom množstve plynu a prachu.

To sa očakáva, keď sa čierne diery spájajú. Ďalšie údaje o optickom svetle z SDSS a LBT poskytli spektrálny dôkaz, ktorý je charakteristický pre kŕmenie troch SMBH.

(NASA/CXC/NGST)

'Optické spektrá obsahujú množstvo informácií o galaxii,' povedala spoluautorka Christina Manzano-King z University of California, Riverside. 'Bežne sa používajú na identifikáciu aktívne pribúdajúcich supermasívnych čiernych dier a môžu odrážať vplyv, ktorý majú na galaxie, ktoré obývajú.'

Vďaka tejto práci tím astronómov vyvinul spôsob, ako nájsť viac z týchto trojitých systémov čiernych dier.

„Pomocou týchto veľkých observatórií sme identifikovali nový spôsob identifikácie trojitých supermasívnych čiernych dier. Každý teleskop nám dáva inú predstavu o tom, čo sa v týchto systémoch deje,“ povedal Pfeifle. 'Dúfame, že rozšírime našu prácu, aby sme našli viac trojíc pomocou rovnakej techniky.'

Možno tiež vrhli nejaké svetlo na konečný problém s parsekom.

Final Parsec Problem

Posledný problém parseku je ústredný pre naše chápanie zlučovania binárnych čiernych dier. Je to teoretický problém, ktorý hovorí, že keď sa dve čierne diery priblížia k sebe, ich nadmerná orbitálna energia im zabráni zlúčiť sa. Môžu sa tam dostať v priebehu niekoľkých svetelných rokov, potom sa proces zlučovania zastaví.

Keď sa dve čierne diery na začiatku priblížia k sebe, ich hyperbolické trajektórie ich prenesú tesne vedľa seba. Postupom času, keď tieto dve diery interagujú s hviezdami v ich blízkosti, gravitačne vystreľujú hviezdy a zakaždým, keď to urobia, prenesú časť svojej orbitálnej energie na hviezdu. Emisie z gravitačné vlny tiež znižuje energiu čiernych dier.

Nakoniec obe čierne diery vypustia dostatok orbitálnej energie na to, aby sa spomalili a priblížili sa k sebe bližšie a priblížili sa len na pár parsekov od seba.

Problém je v tom, že keď sa približujú, stále viac hmoty sa z ich blízkosti vyvrhuje pomocou praku. To znamená, že už nie je žiadna hmota, s ktorou by čierne diery interagovali a vypúšťali viac orbitálnej energie. V tomto bode sa proces spájania zastaví. Alebo by malo.

Napriek tomu astrofyzici vedia, že čierne diery sa spájajú, pretože boli svedkami silných gravitačných vĺn. V skutočnosti, LINK (Laser Interferometry Gravitational-Wave Observatory) objavuje zlúčenie čiernej diery o raz za týždeň . To, ako sa na konci navzájom spájajú, sa nazýva konečný parsekový problém.

Tím stojaci za touto štúdiou si myslí, že by mohli mať odpoveď. Myslia si, že tretia čierna diera, ako to pozorovali v tomto systéme, by mohla poskytnúť impulz potrebný na to, aby sa dve diery spojili.

Keď sa pár čiernych dier v trinárnom systéme približuje k sebe, tretia diera ich môže ovplyvniť, aby uzavreli posledný parsek a spojili sa.

Podľa počítačových simulácií asi 16 % párov supermasívnych čiernych dier v kolidujúcich galaxiách interagovalo s treťou supermasívnou čiernou dierou predtým, ako sa zlúčia.

Tieto zlúčenia by produkovali gravitačné vlny, ale problémom je, že tieto vlny by boli príliš nízkofrekvenčné pre LIGO alebo PANNA observatórium na zistenie.

(ESA/NASA/LISA)

Na ich odhalenie sa vedci možno budú musieť spoľahnúť na budúce observatóriá ako LISA, ESA/NASA Laserová interferometrová vesmírna anténa . LISA bude pozorovať gravitačné vlny s nižšou frekvenciou ako LIGO alebo VIRGO a je lepšie vybavená na nájdenie spájania supermasívnych čiernych dier.

Dokument prezentujúci tieto výsledky má názov „ Trojité AGN vo vybranom neskoršom štádiu zlúčenia galaxií v strednej infračervenej oblasti .'

Tento článok pôvodne publikoval Vesmír dnes . Prečítajte si originál článok .

O Nás

Publikácia Nezávislých, Osvedčených Skutočností O Správach O Zdraví, Priestore, Prírode, Technológii A Životnom Prostredí.