A csillagászok évtizedek óta tudják, hogy a szupermasszív fekete lyukak (SMBH) a legtöbb hatalmas galaxis központjában találhatók. Ezek a fekete lyukak, amelyek százezer-től több milliárd napenergia-tömegig terjednek, erőteljes hatást gyakorolnak a környező anyagokra, és úgy gondolják, hogy azok az aktív galaktikus atommagok (AGN) okai. Mindaddig, amíg a csillagászok tudtak róluk, megpróbálták megérteni, hogyan alakulnak és fejlődnek az SMBH-k.
Két nemrégiben közzétett tanulmányban két nemzetközi kutatócsoport beszámol öt öt újonnan felfedezett fekete lyukpár felfedezéséről a távoli galaxisok központjában. Ez a felfedezés segíthet a csillagászoknak, hogy új fényt derítsenek arra, hogyan alakulnak és növekednek az SMBH-k az idő múlásával, nem is beszélve arról, hogy a fekete lyuk egyesülése hogyan hozza létre a legerősebb gravitációs hullámokat az univerzumban.
Az első négy kettős fekete lyuk jelöltet a „Buried AGNs in Advanced Mergers: Mid-Infrared Selection as a Dual AGN Finder” című, „Shored AGNs” című tanulmányban jelentették, amelyet Shobita Satyapal, a George Mason Egyetem asztrofizikai professzora vezetett. Ezt a tanulmányt 2006 - ban elfogadták Az asztrofizikai folyóirat és nemrégiben megjelent az interneten.
A második tanulmányt, amely az ötödik kettős fekete lyuk jelöltet jelentette, Sarah Ellison vezette - a Victoria állambeli asztrofizikai professzor. Nemrégiben tették közzé a A Királyi Csillagászati Társaság havi értesítései „Kettős aktív galaktikus atom felfedezése ~ 8 kpc-os szétválasztással” cím alatt. Ez az öt fekete lyukpár felfedezése nagyon bonyolult volt, mivel a párok nagyon ritka lelet.
Amint Shobita Satyapal egy Chandra sajtónyilatkozatában kifejtette:
„A csillagászok az egész világegyetemben egyetlen szupermasszív fekete lyukat találnak. De annak ellenére, hogy jósoltuk, hogy gyorsan növekednek, amikor kölcsönhatásba lépnek, nehezen találhatók meg kettős szupermasszív fekete lyukak.“
A fekete lyukpárokat számos különféle földi és űrbeli eszköz adatainak kombinálásával fedezték fel. Ez magában foglalta a Sloan Digital Sky Survey (SDSS) és a földi alapú nagy binokuláris teleszkóp (LBT) optikai adatait Arizonában, valamint a szélessávú infravörös felmérő (WISE) közel infravörös adatait és a NASA Chandra röntgenadatait. Röntgenfigyelő.
Tanulmányaik érdekében a Satyapal, az Ellison és a hozzájuk tartozó csapatok kettős AGN-ek kimutatására törekedtek, amelyekről azt gondolják, hogy a galaktikus egyesülések következményei. Eleinte az SDSS optikai adatainak felhasználásával kezdték megismerni azokat a galaxisokat, amelyek látszólag az összeolvadás folyamatában vannak. A teljes égbolt WISE felmérése során kapott adatokat felhasználták azon galaxisok azonosítására, amelyek a legerősebb AGN-ket mutatták.
Ezután megkérdezték a Chandra Advanced CCD képalkotó spektrométerének (ACIS) és az LBT adatait, hogy azonosítsák a hét galaxist, amelyek látszólag még az összefonódás előrehaladott szakaszában vannak. Az Ellison vezette tanulmány az Apache Point Observatory (MaNGA) felmérésének a közeli galaxisok feltérképezésével kapott optikai adatokra támaszkodott az új fekete lyukpárok egyikének pontos meghatározására.
Az összesített adatok alapján azt találták, hogy a hét egyesülő galaxis közül öt tartalmazott kettős AGN-t, amelyeket kevesebb mint 10 kiloparsek (több mint 30 000 fényév) választottak el egymástól. Ezt bizonyította a WISE által szolgáltatott infravörös adat, amely megegyezett azzal, amit a gyorsan növekvő szupermasszív fekete lyukakkal feltételeztek.
Ezenkívül a Chandra adatai szorosan elválasztott röntgenforrás-párokat mutattak, ami összhangban van azokkal a fekete lyukakkal is, amelyeknek anyaga lassan akkreditálódik rájuk. Ez az infravörös és röntgen adat arra utal, hogy a szupermasszív fekete lyukak nagy mennyiségű porban és gázban vannak eltemetve. Amint Ellison rámutatott, ezek a megállapítások olyan szorgalmas munka eredményei voltak, amely az adatok több hullámhosszon keresztüli osztályozását jelentette:
„Munkánk azt mutatja, hogy az infravörös szelekció és a röntgenkövetés kombinálása nagyon hatékony módszer ezen fekete lyukpárok megtalálására. A röntgen és az infravörös sugárzás képes behatolni az e fekete lyukpárokat körülvevő homályos gáz- és porfelhőkbe, és Chandra éles látására van szükségük az elválasztásukhoz. ”
A vizsgálat előtt kevesebb, mint tíz pár növekvő fekete lyukat megerősítettek röntgen vizsgálatok alapján, és ezek többnyire véletlenszerűek voltak. Ez a legújabb munka, amely öt fekete lyukpárt derített fel kombinált adatok felhasználásával, ezért mind szerencsés, mind jelentős volt. A hipotézis alátámasztása mellett, amely szerint a szupermasszív fekete lyukak kisebb méretű fekete lyukak összeolvadásakor alakulnak ki, ezek a tanulmányok súlyos következményekkel járnak a gravitációs hullám kutatására is.
"Fontos megérteni, hogy a szupermasszív fekete lyukpárok milyen gyakran, hogy segítsenek előre jelezni a gravitációs hullámú obszervatóriumok jeleit" - mondta Satyapa. „A már meglévő és a jövőbeni online kísérletekkel együtt izgalmas idő ez a fekete lyukak összeolvadásának kutatása. Egy új korszak korai szakaszában vagyunk a világegyetem felfedezésében. ”
2016 óta összesen négy gravitációs hullámot észleltek olyan eszközökkel, mint a Lézer-interferométer Gravitációs Hullám Megfigyelő Intézet (LIGO) és a VIRGO Megfigyelő Intézet. Ezek a felismerések azonban a fekete lyukak egyesülésének következményei voltak, ahol a fekete lyukak kisebbek és kevésbé voltak masszív - nyolc és 36 napelemes tömeg között.
A szupermasszív fekete lyukak viszont sokkal masszívabbak, és valószínűleg sokkal nagyobb gravitációs hullámjelet fognak előállítani, mivel továbbra is közelebb húzódnak egymáshoz. És néhány száz millió év alatt, amikor ezek a párok végül összeolvadnak, hihetetlen lesz a tömeg által előállított energia, amely gravitációs hullámokká alakul át.
Jelenleg olyan detektorok, mint a LIGO és a Virgo, nem képesek felismerni a szupermasszív fekete lyuk párok által létrehozott gravitációs hullámokat. Ezt a munkát olyan tömbök végzik, mint például az Észak-amerikai Nanohertz Gravitációs Hullámok Megfigyelőközpontja (NANOGrav), amely nagy pontosságú milliszekundumos impulzusokra támaszkodik, hogy megmérje a gravitációs hullámoknak a téridőre gyakorolt hatását.
A javasolt lézeres interferométeres űrantenna (LISA), amely az első dedikált űr alapú gravitációs hullámdetektor, szintén várhatóan segíteni fog a keresésben. Időközben a gravitációs hullámkutatás már hatalmas haszonnal részesült az olyan együttműködési erőfeszítésekből, mint amilyen az Advanced LIGO és az Advanced Virgo között létezik.
A jövőben a tudósok arra is számítanak, hogy gravitációs hullámkutatással képesek lesznek megvizsgálni a szupernóvák belső tereit. Ez valószínűleg sokat tár fel a fekete lyuk kialakulásának mögött meghúzódó mechanizmusokról. Ezen folyamatos erőfeszítések és a jövőbeli fejlesztések között számíthatunk arra, hogy sokkal többet meghallunk az Univerzumról és a benne működő legerősebb erőkről.
Ne felejtsd el nézni ezt az animációt, amely megmutatja, hogy néz ki a fekete lyukpárok közül kettő esetleges egyesülése, a Chandra X-ray Observatory jóvoltából:
