Supermasivní černé díry objevené v těsném tangu

Astronomové našli, co by mohlo být nejblíže známému páru supermasivních černých děr detekovaných přímým zobrazováním, obíhajících jeden druhého po druhém světelném roce.

Mrk 533 je hvězdou jeho galaxiové skupiny, čelní spirální galaxie, která je jasnější a větší než její společníci.
NASA / ESA / Hubble Heritage Team (STScI / AURA) / ESA / Hubble Collaboration / A. Evans (Univ. Of Virginia, Charlottesville / NRAO / Stony Brook Univ.)

Pokud si myslíte, že váš život je zaneprázdněn, představte si život Mrka 533. Tato aktivní galaxie je největším a nejjasnějším členem její skupiny a její přílivové ocasy svědčí o jejím rušném společenském životě - interakce s jejími společníky doslova trhají galaxii všechny směry.

Jedna z těchto interakcí se možná trochu přiblížila. Nová pozorování zveřejněná v září 18th Nature Astronomy odhalují dvojitý zdroj rádia ve středu Mrk 533, možná emise z blízké dvojice supermasivních černých děr oddělených pouze světelným rokem na jejich oběžné dráze. Nejbližší dvojice přímo zobrazených supermasivních černých děr, které byly dosud známy, objevené v galaxii 0402 + 379, obíhající ve vzdálenosti 24 světelných let.

Gravitační tahy z menších galaxií jsou pravděpodobně zodpovědné za plyn, který se točí dolů, aby napájel domnělou dvojici černých děr v srdci Mrk 533. Přestože vidíme tvář galaxie dál, pozorování ukazuje, že vidíme centrální černou díru ) na rovníku a hustý závoj prachu a plynu skrývá většinu emisí. Preeti Kharb (Národní středisko pro radio astrofyziku, Indie) a jeho kolegové použili pole Very Long Baseline Array (VLBA) k nahlédnutí skrz tento závoj a do jádra Mrk 533. Při zkoumání různých rádiových frekvencí tým zjistil, že jediný zdroj radiové emise se rozdělil na dva zdroje při 15 GHz.

Jednou z možností je to, že rádiové vlny vycházejí z dvojice superhmotných černých děr s kombinovanou hmotou 40 milionů Slunců, které se obíhají okolo světelného roku. Pokud ano, jedná se o nejbližší dvojici centrálních černých děr detekovaných přímým zobrazením - požehnáním pro pozorovatele i teoretiky.

Předpokládá se, že velké galaxie rostou sloučením s jinými galaxiemi a většina velkých galaxií je hostitelem supermasivní černé díry. Je tedy přirozené, že některé velké galaxie v pozdních stádiích sloučení nebudou hostit jednu, ale dvě černé díry, spojené dohromady na vnitřní spirálovité oběžné dráze. Ukázalo se však, že takové páry - zvláště blízké - jsou překvapivě obtížné najít.

Bez mnoha příkladů, které by je vedly, se teoretici snažili pochopit, jak by dvě superhmotné černé díry, které se navzájem kývají obrovskou rychlostí, mohly ztratit dost úhlového momentu, aby se sloučily. Mohlo by se stát, že interakce černých děr s okolním plynem a prachem jim pomůže se shromáždit, ale to je třeba vidět v pozorováních.

Uprostřed galaxie Mrk 533 leží dva kompaktní rádiové zdroje oddělené méně než světelným rokem. Tyto dva zdroje mohou odpovídat umístění dvou aktivních superhmotných černých děr, které se nakonec sloučí.
Tata institut základního výzkumu-národní centrum pro radio astrofyziku / Rochester technologický institut

Včetně tohoto: Toto dvojité rádiové jádro je stále označeno jako kandidátní supermasivní binární díra černé díry. Pozorování VLBA detekují pouze dvojitý zdroj v Mrk 533 na jediné frekvenci, a bez detekce na jiných frekvencích je obtížné zmírnit spektra zdrojů a vyloučit alternativy pro radiovou emisi. Je například možné, že jedním z rádiových zdrojů je černá díra, ale druhá je prostě tryska černé díry než jiná černá díra.

Existují však některé faktory, které upřednostňují scénář dvojité černé díry. Například tvrdohlavé proudové paprsky Mrk 533, které prodlužují asi 2 000 světelných let, mají neobvyklý tvar Z. „Má se za to, že tato morfologie je výsledkem kombinovaných účinků sloučení galaxií s následným vytvořením masivního binárního kódu, “ říká spoluautor studie David Merritt (Rochester Institute of Technology).

„Pokud se potvrdí, že se jedná o systém SMBHB se separací pouhých 0, 35 parsek [1 světelný rok], bude to velmi zajímavé, “ říká Gregory Taylor (University of New Mexico). „Tím se zlepší naše omezení výskytu binárních černých děr při fúzích a řekne nám více o tom, jak se binární černé díry sloučí.“