Астрономите току-що откриха 2 свръхмасивни черни дупки, които се движат към сблъсък

(Goulding et al., Astrophysical Journal Letters, 2019)

Благодарение наастрономия на гравитационните вълни, получаваме по-добро разбиране какво се случва, когато черни дупки сблъсквам се. Но близко орбитиращите черни дупки генерират само вълни в пространство-времето, достатъчно силни, за да бъдат открити точно преди да се разбият. Какво се случва преди това? Можем само да екстраполираме.

Но едно ново откритие може да промени всичко това. В галактика, отдалечена малко над 2,5 милиарда светлинни години, астрономите са забелязали две свръхмасивни черни дупки, предназначени за колосален удар.

Не се вълнувай много. Те все още са доста далеч един от друг и астрономите изчисляват, че може да отнеме още 2,5 милиарда години, за да се срещнат. Но все още можем да научим много от тях, дори ако няма да сме наоколо, за да видим фойерверките.

Най-голямото обещание на това откритие е да ни доближи до разпознаването на фон на гравитационна вълна , хипотетично бръмчене с ниска честота гравитационни вълни от източници като свръхмасивни черни дупки, които са на път да се слеят.

Предстои да открием този шум - той е извън обхвата на настоящите ни инструменти. Но сега, когато имаме действителна двойка свръхмасивни черни дупки в полезрението си, техните характеристики дават на астрономите оценка за това колко такива двойки биха могли да бъдат там, което потенциално прави това гравитационна вълна фонов шум.

„Малко прилича на хаотичен хор от цвърчене на щурци в нощта“, каза астрофизикът Анди Гулдинг от Принстънския университет . „Не можете да различите един щурец от друг, но силата на шума ви помага да прецените колко щурци има навън.“

Разбирането на този шум може в крайна сметка да ни помогне да разберем дали свръхмасивните черни дупки изобщо се сливат.

Дотук нашите Черна дупка откриването на сблъсък е много по-малко драматично черни дупки със звездна маса ; нанай-мощното откриване на гравитационни вълни досегабеше сблъсък между черни дупки с маса съответно 50 и 34 пъти масата на Слънцето.

Свръхмасивните черни дупки са друга категория. Всеки един от тази новооткрита двойка се оценява на 400 милиона пъти масата на Слънцето; и всеки е ядрото на галактика, двете се събират в галактически сблъсък.

Как ще изглежда ядрото на тази последна галактика? Ще бъде ли това една гигантска свръхмасивна черна дупка с маса 800 милиарда пъти по-голяма от масата на Слънцето или, когато се приближат една до друга, двете черни дупки ще останат във вечна орбита една с друга?

„Огромен срам за астрономията е, че не знаем дали свръхмасивните черни дупки се сливат“, каза астрофизикът Джени Грийн от Принстънския университет . „За всички във физиката на черните дупки, от наблюдателна гледна точка това е дългогодишен пъзел, който трябва да разрешим.“

Според теоретичното моделиране, когато две галактики се сливат, техните черни дупки се притеглят неумолимо, прехвърляйки орбиталната си енергия на газа и звездите около тях, и по този начин обикалят във все по-тясна спирала.

Знаем, че двойки черни дупки със звездна маса в крайна сметка ще се съберат и ще образуват един обект, но със свръхмасивните черни дупки има проблем.

С намаляването на орбитата им се свива и областта на пространството, към която могат да пренасят енергия. Докато са на един парсек един от друг (около 3,2 светлинни години), теоретично тази област от пространството вече не е достатъчно голяма, за да поддържа по-нататъшно орбитално разпадане, така че те остават в стабилна двоична орбита - потенциално за милиарди години. Това се нарича окончателен парсек проблем .

Ако можехме да видим двойно галактическо ядро, бихме могли да разрешим този проблем, но на разстояние от един парсек сблъскващите се черни дупки биха били твърде близо една до друга, за да се разграничат (въпреки че е забелязан един кандидат )… и, добре, знаете колко е трудновиж черна дупкаизобщо.

Тази новооткрита двойка все още е на около 430 парсека (1400 светлинни години) един от друг, така че те няма да решат директно последния проблем с парсека - но все още са полезни, тъй като дадоха на изследователите по-добра оценка за това колко време отнема преди такъв сблъсъкът би започнал да произвежда откриваеми гравитационни вълни.

Още не сме стигнали. Но чрез анализиране на тази новооткрита двойка черни дупки в контекста на фона на хипотетична гравитационна вълна, екипът успя да стигне до оценка за около 112 сливащи се свръхмасивни черни дупки в рамките на разстоянието на откриване на Земята.

Това е достатъчно добро количество близо до нас, за да можем да имаме първото фоново откриване на гравитационни вълни след няколко години.

Ако фонът на гравитационните вълни е пълен с шум от двойки свръхмасивни черни дупки, тогава по някакъв начин те наистина успяват да затворят този последен парсек между тях.

И ако не открием този шум, може би този парсек наистина остава непреодолим.

Изследването е публикувано в The Astrophysical Journal Letters .

За Нас

Публикуването На Независими, Доказани Факти От Доклади За Здравето, Пространството, Природата, Технологиите И Околната Среда.