Десетљећима су астрономи знали да супермасивне црне рупе (СМБХ) бораве у средишту најмасивнијих галаксија. Ове црне рупе, које се крећу од стотина хиљада до милијарди соларних маса, врше снажан утицај на околну материју и верује се да су узрок активног галактичког нуклеуса (АГН). Све док астрономи знају за њих, они су покушавали да разумеју како се СМБХ формирају и развијају.
У две недавно објављене студије, два међународна тима истраживача извештавају о открићу пет новооткривених парова црних рупа у центрима удаљених галаксија. Ово откриће би могло помоћи астрономима да баце ново светло на то како се СМБХ формирају и расту током времена, а да не спомињемо како спајања црних рупа производе најјаче гравитационе таласе у Универзуму.
Прва четири кандидата са двоструком црном рупом пријављена су у студији под насловом „Сахрањени АГН-ови у напредним спајањима: избор средњег инфрацрвеног одабира боја као дуални трагач за АГН“, коју је водила Схобита Сатиапал, професор астрофизике на Универзитету Георге Масон. Ова студија је прихваћена за објављивање у Тхе Астропхисицал Јоурнал а недавно се појавио на мрежи.
Друго истраживање, које је пријавило петог кандидата за двоструку црну рупу, водила је Сарах Еллисон - професорица астрофизике на Универзитету у Викторији. Недавно је објављен у Месечна обавештења Краљевског астрономског друштва под насловом „Откривање дуалног галактичког нуклеуса са раздвајањем ~ 8 кпц“. Откриће ових пет парова црних рупа било је веома случајно, с обзиром на то да су парови веома ретки налаз.
Као што је Схобита Сатиапал објаснила у изјави за Цхандра:
„Астрономи проналазе појединачне супермасивне црне рупе по свемиру. Али иако смо предвиђали да ће брзо расти током интеракције, тешко је пронаћи растуће двоструке супермасивне црне рупе.“
Парови црних рупа откривени су комбиновањем података из различитих различитих приземних и свемирских инструмената. Ово укључује оптичке податке из Слоан Дигитал Ски Сурвеи-а (СДСС) и земаљског Великог двогледног телескопа (ЛБТ) у Аризони са близу инфрацрвеним подацима из широкопојасног инфрацрвеног истраживача (ВИСЕ) и рендгенским подацима из НАСА-е Цхандра Рендгенски опсерваториј.
Ради студија, Сатјапаал, Еллисон и њихови тимови настојали су да открију двоструке АГН-ове, за које се верује да су последица галактичких спајања. Почели су савјетовањем оптичких података из СДСС-а ради идентификације галаксија за које се чинило да су у процесу спајања. Подаци из свемирске ВИСЕ анкете затим су кориштени за идентификацију галаксија које су приказале најснажније АГН.
Затим су консултовали податке Цхандра-иног напредног ЦЦД сликовног спектрометра (АЦИС) и ЛБТ-а да би идентификовали седам галаксија за које се чинило да су у напредној фази спајања. Студија коју је водио Еллисон такође се ослањала на оптичке податке које је обезбедило Мапирање оближњих галаксија у опсерваторију Апацхе Поинт Обсерватори (МаНГА) да би одредио један од нових парова црних рупа.
Из комбинованих података открили су да је пет од седам спајајућих галаксија угостило могуће двоструке АГН-ове, које су раздвојене мање од 10 килопарсека (преко 30.000 светлосних година). То су доказивали инфрацрвени подаци које је пружио ВИСЕ, а који су били у складу са оним што је претпостављено за брзо растуће супермасивне црне рупе.
Поред тога, подаци Цхандра показали су уско одвојене парове извора рендгенских зрака, што је такође у складу са црним рупама које се на њих полако прикупљају. Ови инфрацрвени и рендгенски подаци такође су сугерисали да су супермасивне црне рупе закопане у великим количинама прашине и гаса. Као што је Еллисон назначио, ови налази су резултат мукотрпног рада који се састојао од сортирања података по више таласних дужина:
„Наш рад показује да је комбиновање инфрацрвеног избора са праћењем рендгенских зрака веома ефикасан начин проналаска ових парова црних рупа. Рендгенски зраци и инфрацрвено зрачење могу продирати кроз мрачне облаке гаса и прашине који окружују ове парове црних рупа, а Цхандра је потребан оштар вид да их раздвоји. "
Пре ове студије, на основу рендгенских студија потврђено је мање од десет парова растућих црних рупа и то углавном случајно. Овај најновији рад, који је открио пет парова црних рупа користећи комбиноване податке, био је, дакле, и сретан и значајан. Поред подстицања хипотезе да супермасивне црне рупе настају спајањем мањих црних рупа, ове студије такође имају озбиљне импликације на истраживање гравитационих таласа.
„Важно је разумети колико су уобичајени супермасивни парови црних рупа како би се помогло у предвиђању сигнала за опсерваторије гравитационих таласа“, рекао је Сатиапа. „Уз експерименте који су већ у току и будући експерименти долазе на мрежу, ово је узбудљиво време за истраживање спајања црних рупа. Ми смо у раној фази нове ере у истраживању свемира. "
Од 2016. године, укупно су четири случаја гравитационог таласа откривени инструментима попут Ласер Интерферометар гравитационо-таласне опсерваторије (ЛИГО) и Опсерваторија ВИРГО. Међутим, ове детекције биле су резултат спајања црних рупа где су црне рупе биле мање и мање масивне - између осам и 36 соларних маса.
Супермасивне црне рупе су, с друге стране, много веће и вероватно ће произвести много већи гравитациони потпис таласа док се они и даље зближавају. И за неколико стотина милиона година, када се ови парови на крају стапају, резултирајућа енергија добијена масом која се претвара у гравитационе таласе биће невероватна.
Тренутно детектори попут ЛИГО и Девице нису у стању да детектују гравитационе таласе које стварају парови Супермасивне црне рупе. Овај посао изводе низови попут Северноамеричког опсерваторија за гравитационе таласе Нанохертз (НАНОГрав), који се ослањају на прецизне милисекундне пулсере за мерење утицаја гравитационих таласа на простор-време.
Предложена ласерска интерферометрска свемирска антена (ЛИСА), која ће бити први наменски свемирски гравитациони детектор, такође би требало да помогне у потрази. У међувремену, истраживање гравитационих таласа је већ имало користи од колаборативних напора попут оног који постоји између напредног ЛИГО-а и напредне Девице.
У будућности научници такође предвиђају да ће моћи да проучавају унутрашњост супернова помоћу истраживања гравитационог таласа. Ово ће вероватно открити много о механизмима који стоје иза формирања црних рупа. Између свих ових текућих напора и будућег развоја, можемо очекивати да ћемо „чути“ много више Универзума и најмоћнијих сила које раде у њему.
Обавезно погледајте ову анимацију која показује како ће изгледати евентуално спајање ова два пара црних рупа, љубазношћу рентгенске опсерваторије Цхандра:
