Nalezeno: 3 černé díry kvůli srážce

Astronomové, kteří pracují s daty z kosmické rentgenové observatoře Chandra, tento týden (25. září 2019) uvedli, že na kolizním kurzu našli tři superhmotné černé díry. Systém, ve kterém dochází k této trojité černé fúzi, se nazývá SDSS J0849 + 1114. Nachází se asi miliardu světelných let od Země. Dalekohledy na zemi i ve vesmíru - včetně Chandra, Hubble, WISE a NuSTAR - zachytily scénu, kterou vědci volají:

… Zatím nejlepší důkaz pro trojici obrovských černých děr.

Dosud jsme tak mnoho takových systémů neviděli. Astronomové se přesto domnívají, že trojice srážek, jako je tato, hraje rozhodující roli v tom, jak největší černé díry v průběhu času rostou. Ryan Pfeifle z George Mason University ve Fairfaxu ve Virginii je prvním autorem nového příspěvku v recenzovaném časopisu Astrophysical Journal, který tyto výsledky popisuje (předtisk zde). Řekl:

V té době jsme hledali pouze páry černých děr, a přesto jsme pomocí naší techniky výběru narazili na tento úžasný systém. Toto je nejsilnější důkaz dosud nalezený pro takový trojitý systém aktivního krmení supermasivních černých děr.

V prohlášení těchto vědců byl popsán jejich postup:

K odhalení této vzácné černé díry trifecta potřebovali vědci kombinovat data z dalekohledů jak na zemi, tak ve vesmíru. Nejdříve zobrazil SDSS J0849 + 1114 dalekohled Sloan Digital Sky Survey, který skenuje velké pruhy oblohy v optickém světle z Nového Mexika. S pomocí občanských vědců účastnících se projektu nazvaného Zoo Galaxy byl pak označen jako systém kolizí galaxií.

Poté data z mise NASA s využitím širokoúhlého infračerveného průzkumu průzkumu (WISE) odhalila, že systém intenzivně září v infračerveném světle během fáze sloučení galaxií, když se očekává, že se rychle krmí více než jedna z černých děr. Aby astronomové sledovali tyto stopy, obrátili se na Chandru a Velký dalekohled v Arizoně.

Data z Chandry odhalila rentgenové zdroje - výpovědný znak toho, že černé díry spotřebovávají - v jasných středech každé galaxie ve fúzi, přesně tam, kde vědci očekávají, že budou bydlet supermasivní černé díry. Chandra a nukleární spektroskopický teleskop NASA (NuSTAR) také našli důkazy o velkém množství plynu a prachu kolem jedné z černých děr, což je typické pro slučující se systém černé díry.

Spoluautorka Christina Manzano-King z University of California, Riverside uvedla:

Optická spektra obsahují velké množství informací o galaxii. Obvykle se používají k identifikaci aktivního narůstání supermasivních černých děr a mohou odrážet dopad, který mají na galaxie, které obývají.

Tito astronomové uvedli, že jedním z důvodů, proč je obtížné najít trojici superhmotných černých děr, je to, že díry budou pravděpodobně zahaleny plynem a prachem, což blokuje většinu jejich světla. Infračervené snímky z WISE, infračervená spektra z LBT a rentgenové snímky z Chandry obcházejí tento problém, řekli, protože infračervené a rentgenové světlo proniká mraky plynu mnohem snadněji než optické světlo. Pfeifle vysvětlil:

Pomocí těchto hlavních observatoří jsme identifikovali nový způsob identifikace trojitých supermasivních černých děr. Každý dalekohled nám dává jinou představu o tom, co se v těchto systémech děje. Doufáme, že se naše práce rozšíří o další trojice pomocí stejné techniky.

Další spoluautor na novém článku, Shobita Satyapal, také George Masona, vysvětlil, proč je tento systém pro vědce vzrušující:

Dvojité a trojité černé díry jsou mimořádně vzácné, ale takové systémy jsou ve skutečnosti přirozeným důsledkem fúzí galaxií, o kterých si myslíme, že galaxie rostou a vyvíjejí se.

Jak byste mohli očekávat, tito vědci řekli, že tři superhmotné černé díry, které se slučují, se chovají jinak než jen pár:

Když interagují tři takové černé díry, měl by se pár spojit do větší černé díry mnohem rychleji, než kdyby byly dvě samotné. Může to být řešení teoretického hlavolamu zvaného „konečný parsec problém“, ve kterém se dvě superhmotné černé díry mohou přiblížit během několika světelných let od sebe, ale kvůli sloučení by potřebovaly další tah směrem dovnitř, aby se sloučily kvůli nadbytečné energii. nesou své oběžné dráhy. Vliv třetí černé díry, jak je uvedeno v SDSS J0849 + 1114, je mohl nakonec spojit.

Počítačové simulace ukázaly, že 16% párů superhmotných černých děr v srážejících se galaxiích bude před sloučením interagovat s třetí superhmotnou černou dírou. Taková fúze vytvoří vlnky prostřednictvím časoprostoru zvaného gravitační vlny. Tyto vlny budou mít nižší frekvence, než dokáže gravitační vlnová observatoř LIGO a detektor gravitačních vln Evropské Panny detekovat. Mohou však být detekovatelní pomocí rádiových pozorování pulsarů a budoucích vesmírných observatoří, jako je například laserová interferometrická kosmická anténa Evropské kosmické agentury (LISA), která detekuje černé díry až do jednoho milionu solárních hmot.

Sečteno a podtrženo: Astronomové objevili systém 3 galaxií - nazvaný SDSS J0849 + 1114 - všechny obíhající jeden druhého po miliardě světelných let od Země. Každá galaxie obsahuje supermasivní černou díru, která krouží navzájem, aby se srazila.

Via Chandra