A csillagászok három szupermasszív fekete lyukat (SMBH) észleltek három ütköző galaxis közepén, egymilliárd fényévnyire a Földtől. Ez bizonyíték arra, hogy mindhárom aktív galaktikus atommag (AGN,), amely anyagot emészt fel és fényesen ég.
Ez a felfedezés felvilágosíthatja az „végleges elemzési problémát”, az asztrofizika és a fekete lyuk egyesüléseinek régóta fennálló kérdését.
A csillagászok a három SMBH-t több távcső adataiban találták meg, beleértve a Sloan Digital Sky Survey-t (SDSS), a Chandra X-ray Observatoryt és a Wide. Széles látószögű infravörös felmérőt (WISE). elképzelhetetlenül epikus esemény; három galaxis egyesülése. Ezek a hármas-összeolvadások kritikus szerepet játszhatnak abban, hogy a legtöbb masszív fekete lyuk idővel növekszik.
"Ez a legerőteljesebb bizonyíték egy ilyen hármas rendszerre, amelyben a szupermasszív fekete lyukakat aktívan táplálják."
Ryan Pfeifle, a George Mason Egyetem vezető szerzője.
A csillagászok, akik ezt találták, nem számítottak arra, hogy három fekete lyukat találnak a hármas-galaxis-fúzió közepén.
"Abban az időben csak pár fekete lyukat keresettünk, és ennek ellenére a kiválasztási technikánkkal megbotlottunk erre a csodálatos rendszerre" - mondta Ryan Pfeifle, a Virginia állambeli Fairfax-i George Mason Egyetem, az új cikk első szerzője. Az asztrofizikai folyóirat ezeket az eredményeket ismerteti. "Ez a legerőteljesebb bizonyíték egy ilyen hármas rendszerre, amelyben aktívan táplálják a szupermasszív fekete lyukakat."
A hármas fekete lyukú rendszereket nehéz észlelni, mert annyira zajlanak a szomszédságukban. Gázban és porban vannak árnyékolva, ami miatt nehéz látni. Ebben a tanulmányban több távcsőre volt szükség az elektromágneses spektrum különböző részeiben, hogy feltárják a három lyukat. Ez néhány állampolgárságú tudós munkáját is elvégezte.
Nemcsak nehéz észlelni, hanem ritkák is. "A kettős és a hármas fekete lyukak rendkívül ritkák" - mondta Shobita Satyapal, George Mason társszerzője -, de ezek a rendszerek valójában a galaxisok egyesülésének természetes következményei, amelyek szerintünk a galaxisok növekednek és fejlődnek. "
Az SDSS volt az első, aki ezt a hármas összeolvadást észlelte látható fényben, de csak a Galaxy Zoo, egy polgári tudományos projekt révén azonosították azt az összeütköző galaxisok rendszerének. Aztán a WISE látta, hogy a rendszer infravörös fényben izzó, jelezve, hogy a galaxis összeolvadási szakaszában van, amikor a fekete lyukak közül egynél több várhatóan táplálkozik.
A Sloan és a WISE adatok azonban csak kísérteties nyomokat tartalmaztak, és a csillagászok a Chandra Obszervatóriumhoz és a Nagy Binokuláris Teleszkóphoz (LBT) fordultak további megerősítéshez. A Chandra megfigyelései azt mutatták, hogy az egyes galaxisok közepén fényes röntgenforrások vannak. Pontosan ott állnak a tudósok arra, hogy SMBH-kat találjanak.
További bizonyítékok arra utalnak, hogy SMBH-k érkeztek a Chandra és a NASA Nuclear Spectroscopic Telescope Array (NuSTAR) műholdjáról. Az egyik fekete lyuk közelében bizonyítékokat találtak nagy mennyiségű gázra és porra. Ez várható, amikor a fekete lyukak összeolvadnak. Az SDSS-ből és az LBT-ből származó egyéb optikai fény adatok spektrális bizonyítékot szolgáltattak, amely a három SMBH táplálására jellemző.
"Az optikai spektrumok rengeteg információt tartalmaznak egy galaxisról" - mondta Christina Manzano-társszerző, a kaliforniai Riverside-i Egyetem királya. "Általában ezeket használják az aktívan akkreditáló szupermasszív fekete lyukak azonosítására, és tükrözik az általuk lakott galaxisokra gyakorolt hatást."
Ezzel a munkával a csillagászok csapata kifejlesztett egy módszert ezen hármas fekete lyukú rendszerek további megtalálására. „Ezeknek a nagyobb obszervatóriumoknak a felhasználásával új módszert fedeztünk fel a hármas szupermasszív fekete lyukak azonosítására. Mindegyik távcső más-más információt ad nekünk arról, hogy mi folyik ezekben a rendszerekben ”- mondta Pfeifle. "Reméljük, hogy kibővítjük munkánkat, hogy további hármasokat találjunk ugyanazon technikával."
Lehet, hogy rávilágítottak még a végső elemzésre.
A végső párhuzamos probléma
A végső elemzés problémája központi jelentőségű a bináris fekete lyuk összefonódások megértésében. Ez egy elméleti probléma, amely azt mondja, hogy amikor két fekete lyuk közeledik egymáshoz, túlzott körüli energiájuk megakadályozza őket az egyesülést. Néhány fényéven belül elérhetik, majd az egyesülési folyamat leáll.
Amikor két fekete lyuk kezdetben közeledik egymáshoz, hiperbolikus pályáik közvetlenül egymás mellett haladnak. Az idő múlásával, mivel a két lyuk kölcsönhatásba lép a közelben lévő csillagokkal, gravitációs irányban csúsztatják le a csillagokat, és minden egyes körüli energiájuk átadásakor egy csillaghoz jutnak. A gravitációs hullámok kibocsátása szintén csökkenti a fekete lyukak energiáját.
Végül a két fekete lyuk elegendő mennyiségű orbitális energiát bocsát ki ahhoz, hogy lelassuljon és közelebb kerüljenek egymáshoz, és mindössze néhány párhuzamos távolságba kerüljenek. A probléma az, hogy mivel megközelítik a távolságot, egyre több anyag kerül ki a környékükből hevederekkel. Ez azt jelenti, hogy nincs szükség a fekete lyukakra, hogy kölcsönhatásba lépjenek és több energiát bocsássanak ki. Ezen a ponton az egyesülési folyamat leáll. Vagy kell.
Az asztrofizikusok azonban tudják, hogy a fekete lyukak összeolvadnak, mert tanúi voltak az erős gravitációs hullámoknak. Valójában a LIGO (Laser Interferometry Gravitational-Wave Observatory) heti egy alkalommal fedezi fel a fekete lyuk egyesülését. Az, hogy miként illeszkednek egymáshoz a végén, az utolsó végleges elemzésnek nevezzük.
A tanulmány mögött álló csapat úgy gondolja, hogy lehet, hogy van választ. Úgy gondolják, hogy egy harmadik fekete lyuk, amint azt a rendszerben megfigyelték, képes lenne a lendületet biztosítani ahhoz, hogy két lyuk összeolvadjon. Amint egy fekete lyukak egy hármas rendszerben megközelítik egymást, a harmadik lyuk befolyásolhatja őket a végső elem és az összeolvadás megszüntetésében.
A számítógépes szimulációk szerint az ütköző galaxisokban levő szupermasszív fekete lyukak kb. 16% -a kölcsönhatásba lép egy harmadik szupermasszív fekete lyukkal, mielőtt összeolvadnának. Ezek az egyesülések gravitációs hullámokat eredményeznének, de a probléma az, hogy ezek a hullámok túl alacsony frekvenciájúak, hogy a LIGO vagy a VIRGO obszervatórium észlelhető legyen.
Ezek felismerése érdekében a tudósoknak a jövőbeli megfigyelőközpontokra kell támaszkodniuk, mint például a LISA, az ESA / NASA lézeres interferométer űrantenna. A LISA az alacsonyabb frekvenciájú gravitációs hullámokat fogja megfigyelni, mint a LIGO vagy a VIRGO, és jobban felszerelt a szuper-masszív fekete lyukak összeolvadására.
Az eredményeket bemutató cikk címe: „Hármas AGN egy közép-infravörös kiválasztott késői szakaszban lévő galaxisok egyesülésében”.
Több:
- Sajtóközlemény: Talált: Három fekete lyuk ütközési pályán
- Kutatási cikk: Hármas AGN egy közép-infravörös kiválasztott késői szakaszban lévő galaxis-fúzióban
- Wikipedia: Végső elemzés
- LISA: Lézer-interferométer űrantenna
