Astronómovia práve zistili 2 supermasívne čierne diery na kurze pre kolíziu

(Goulding a kol., Astrophysical Journal Letters, 2019)

Vďakaastronómia gravitačných vĺn, lepšie chápeme, čo sa stane, keď čierne diery zraziť. Ale tesne obiehajúce čierne diery vytvárajú vlnky v časopriestore dostatočne silné na to, aby ich bolo možné odhaliť tesne predtým, ako sa rozbijú. Čo sa stane predtým? Môžeme len extrapolovať.

Nový objav však môže všetko zmeniť. V galaxii vzdialenej niečo vyše 2,5 miliardy svetelných rokov astronómovia zbadali dve supermasívne čierne diery určené na kolosálny rozbitie.

Nebuď príliš vzrušený. Stále sú od seba dosť ďaleko a astronómovia odhadujú, že ich stretnutie môže trvať ďalších 2,5 miliardy rokov. Ale stále sa od nich môžeme veľa naučiť, aj keď nebudeme nablízku, aby sme videli ohňostroj.



Najväčším prísľubom tohto objavu je dostať nás bližšie k rozlíšeniu pozadie gravitačných vĺn , hypotetický bzukot nízkej frekvencie gravitačné vlny zo zdrojov, ako sú supermasívne čierne diery, ktoré sa práve chystajú zlúčiť.

Tento hluk sme ešte nezistili - je mimo dosahu našich súčasných nástrojov. Ale teraz, keď máme na očiach skutočný pár supermasívnych čiernych dier, ich charakteristiky poskytujú astronómom odhad, koľko takýchto párov by tam mohlo byť, čo by mohlo gravitačná vlna hluk pozadia.

'Je to trochu ako chaotický zbor cvrčkov cvrlikajúcich v noci,' povedal astrofyzik Andy Goulding z Princetonskej univerzity . 'Nemôžete rozoznať jedného cvrčka od druhého, ale hlasitosť hluku vám pomôže odhadnúť, koľko cvrčkov je vonku.'

Pochopenie tohto hluku by nám mohlo nakoniec pomôcť zistiť, či sa supermasívne čierne diery vôbec spájajú.

Zatiaľ náš čierna diera detekcia kolízií bola oveľa menej dramatická čierne diery s hviezdnou hmotnosťou ; nadoteraz najsilnejšia detekcia gravitačných vĺnbola kolízia medzi čiernymi dierami s hmotnosťou 50 a 34 násobku hmotnosti Slnka.

Ďalšou kategóriou sú supermasívne čierne diery. Odhaduje sa, že každý z tohto novoobjaveného páru má hmotnosť 400 miliónov násobku hmotnosti Slnka; a každý z nich je jadrom galaxie, obe sa spoja pri galaktickej zrážke.

Ako bude vyzerať jadro tejto konečnej galaxie? Bude to jedna obrovská supermasívna čierna diera s hmotnosťou 800 miliárd násobku hmotnosti Slnka, alebo keď sa obe čierne diery priblížia k sebe, uviaznu na večnej obežnej dráhe?

'Pre astronómiu je veľkým problémom, že nevieme, či sa supermasívne čierne diery spájajú,' povedala astrofyzička Jenny Greene z Princetonskej univerzity . 'Pre každého vo fyzike čiernych dier je to z hľadiska pozorovania dlhotrvajúca hádanka, ktorú musíme vyriešiť.'

Podľa teoretického modelovania, keď sa dve galaxie zlúčia, ich čierne diery sa neúprosne pritiahnu k sebe, prenesú svoju orbitálnu energiu na plyn a hviezdy okolo nich, a tak obiehajú v čoraz tesnejšej špirále.

Vieme, že dvojice čiernych dier s hviezdnou hmotnosťou sa nakoniec spoja a vytvoria jeden objekt, ale so supermasívnymi čiernymi dierami je tu problém.

Keď sa ich obežná dráha zmenšuje, zmenší sa aj oblasť vesmíru, do ktorej môžu prenášať energiu. V čase, keď sú od seba vzdialené jeden parsek (približne 3,2 svetelných rokov), teoreticky už táto oblasť vesmíru nie je dostatočne veľká na to, aby podporila ďalší rozpad na obežnej dráhe, takže zostávajú na stabilnej binárnej obežnej dráhe - potenciálne miliardy rokov. Toto sa nazýva konečný problém parsec .

Ak by sme videli binárne galaktické jadro, mohli by sme tento problém vyriešiť, ale vo vzdialenosti jedného parseku by kolidujúce čierne diery boli príliš blízko seba na to, aby sa dali rozlíšiť (aj keď bol zaznamenaný jeden kandidát )... a viete, aké je to ťažkévidieť čiernu dieruvôbec.

Tento novoobjavený pár je stále od seba vzdialený približne 430 parsekov (1 400 svetelných rokov), takže nevyriešia priamo konečný problém parsekov – ale stále sú užitočné, pretože poskytli výskumníkom lepší odhad, ako dlho to trvá, kým sa tak stane. kolízia by začala produkovať detekovateľné gravitačné vlny.

Ešte tam nie sme. Ale analýzou tohto novoobjaveného páru čiernych dier v kontexte hypotetického pozadia gravitačných vĺn sa tímu podarilo dospieť k odhadu približne 112 spájajúcich sa supermasívnych čiernych dier v rámci detekčnej vzdialenosti Zeme.

To je dosť blízko k nám množstvo na to, aby sme za pár rokov mohli mať prvú detekciu pozadia gravitačných vĺn.

Ak je pozadie gravitačných vĺn plné šumu supermasívnych párov čiernych dier, potom sa im nejakým spôsobom skutočne podarí uzavrieť medzi nimi posledný parsek.

A ak ten šum nezistíme, možno ten parsek naozaj zostane neprekonateľný.

Výskum bol publikovaný v r The Astrophysical Journal Letters .

O Nás

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