Астрономи су уочили три супермасивне црне рупе (СМБХ) у средишту трију сударајућих галаксија милијарду светлосних година удаљених од Земље. Ово је доказ да су сва три такође активна галактичка језгра (АГН,) која губе материју и блиставо падају.
Ово откриће може расветлити „коначни проблем парсекса“, дугогодишње питање астрофизике и спајања црних рупа.
Астрономи су пронашли три СМБХ у подацима из више телескопа, укључујући Слоан дигиталну анкету неба (СДСС), рендгенску опсерваторију Цхандра и инфрацрвени истраживач широког поља (ВИСЕ.) Три црне рупе замотане су у готово незамисливо епски догађај; спајање три галаксије. Ова трострука спајања могу играти критичну улогу у расту најмасовнијих црних рупа током времена.
"Ово је најјачи доказ за такав троструки систем активног храњења супермасивних црних рупа."
Риан Пфеифле, Универзитет Георге Масон, водећи аутор.
Астрономи који су га пронашли нису очекивали да ће пронаћи три црне рупе у центру спајања троструких галаксија.
„Тражили смо само парове црних рупа у то време, а ипак, помоћу наше технике одабира, наишли смо на овај невероватан систем“, рекао је Риан Пфеифле са Универзитета Георге Масон из Фаирфака, Виргиниа, први аутор новог рада у Астрофизички часопис који описује ове резултате. "Ово је најјачи доказ за такав троструки систем активног храњења супермасивних црних рупа."
Троструке црне рупе тешко је уочити јер се толико тога догађа у њиховој близини. Огрнути су бензином и прашином, што чини изазов за увид. У овом истраживању је било потребно да се открију три рупе неколико телескопа који раде у различитим деловима електромагнетног спектра. Такође је потребан рад неких грађанских научника.
Они су не само тешко уочити, већ су и ретки. "Двоструке и троструке црне рупе изузетно су ретке", рекла је коауторица Схобита Сатиапал, такође Георге Масон, "али такви су системи заправо природна последица спајања галаксија, за које мислимо да како галаксије расту и развијају се."
СДСС је први уочио ово троструко спајање у видљивој светлости, али тек кроз Галаки Зоо, грађански научни пројекат, идентификован је као систем сударајућих галаксија. Тада је ВИСЕ видео да систем блиста инфрацрвеним, што указује да је у фази спајања галаксије када се очекивало да се храни више од једне црне рупе.
Подаци Слоан и ВИСЕ само су мучили трагове, а астрономи су се побринули за опсерваторију Цхандра и Велики бинокуларни телескоп (ЛБТ) ради додатне потврде. Проматрања Цхандра показала су да се у центру сваке галаксије налазе сјајни извори рендгенских зрака. Управо тамо научници очекују да пронађу СМБХ.
Још доказа који показују да су СМБХ стигли из Цхандра и НАСА-иног сателита Нуклеарни спектроскопски телескоп (НуСТАР). Пронашли су доказе о великим количинама гаса и прашине у близини једне од црних рупа. То се очекује када се црне рупе спајају. Остали подаци оптичког светла из СДСС и ЛБТ пружали су спектралне доказе који су карактеристични за три СМБХ напајања.
„Оптички спектри садрже мноштво информација о галаксији,“ рекла је коауторица Цхристина Манзано, краљ са Калифорнијског универзитета, Риверсиде. "Обично се користе за идентификацију акумулирања супермасивних црних рупа и могу одразити утицај који имају на галаксије у којима живе."
Овим радом тим астронома је развио начин да нађе више од ових троструких система црних рупа. „Употребом ових главних опсерваторија идентификовали смо нови начин идентификације троструких супермасивних црних рупа. Сваки телескоп даје нам другачију представу о ономе што се догађа у овим системима “, рекао је Пфеифле. „Надамо се да ћемо проширити наш рад и пронаћи више троструких примена исте технике.“
Можда су такође бацили мало светла на коначни проблем парсекса.
Коначни проблем Парсеца
Коначни проблем парсекса је централни у нашем разумевању бинарних спајања црних рупа. То је теоретски проблем који каже да када се две црне рупе приближе једна другој, њихова прекомерна орбитална енергија спречава их да се споје. Они могу доћи до неколико светлосних година, а затим се процес спајања зауставља.
Када се две црне рупе у почетку приближе једна другој, њихове хиперболичке путање проводе их једно поред другог. Временом, док две рупе комуницирају са звездама у њиховој близини, гравитационо су искочиле звезде, преносећи део своје орбиталне енергије у звезду сваки пут када то раде. Емисија гравитационих таласа такође смањује енергију црних рупа.
На крају две црне рупе испуштају довољно орбиталне енергије да се успоравају и приближе једни другима и дођу до свега неколико парцеса. Проблем је у томе што се ближе удаљености, све више и више ствари се избацује из њихове близине пуцањем у правац. То значи да више нема везе с тим да црне рупе утичу и пуштају више орбиталне енергије. У том тренутку процес спајања стаје. Или би требало.
Па ипак, астрофизичари знају да се црне рупе спајају јер су сведоци моћних гравитационих таласа. У ствари, ЛИГО (Ласер Интерферометри Гравитатионал-Ваве Обсерватори) открива спајање црних рупа отприлике једном недељно. Како се на крају стапају једно с другим, зове се коначни проблем парсекса.
Тим који стоји иза ове студије мисли да би они могли имати одговор. Они мисле да би трећа црна рупа, као што су приметили у овом систему, могла дати потицај потребан за спајање две рупе. Како се пар црних рупа у тринарном систему приближава један другом, трећа рупа би могла да утиче на њих да затворе коначни парсец и споје се.
Према рачунарским симулацијама, око 16% парова супермасивних црних рупа у сударајућим галаксијама требало би да ступа у интеракцију са трећом супермасивном црном рупом пре него што се споје. Та спајања би произвела гравитационе таласе, али проблем је што би ти таласи били прениско фреквентни да би их ЛИГО или ВИРГО опсерваторија открила.
Да би их открили, научници ће се можда морати ослонити на будуће опсерваторије попут ЛИСА, ЕСА / НАСА-ине ласерске интерферометрске свемирске антене. ЛИСА ће посматрати гравитационе таласе ниже фреквенције од ЛИГО или ВИРГО и боље је опремљена за проналажење супер масивних црних рупа које се спајају.
Рад који представља ове резултате носи наслов „Троструки АГН у средње инфрацрвеном изабраном спајању галаксије у касној фази.“
Више:
- Изјава за штампу: Пронађено: Три црне рупе на путу судара
- Истраживачки рад: Троструки АГН у средњем инфрацрвеном одабраном спајању галаксије у касној фази
- Википедиа: Финални проблем Парсеца
- ЛИСА: Ласерска интерферометрска свемирска антена
