Astronomi su uočili tri supermasivne crne rupe (SMBH) u središtu triju galaksija koje se sudaraju milijardu svjetlosnih godina udaljene od Zemlje. Ovo je dokaz da su sva tri aktivna galaktička jezgra (AGN,) koja grickaju materijal i blistavo padaju.
Ovo otkriće može rasvijetliti „konačni problem parseca“, dugogodišnje pitanje astrofizike i spajanja crnih rupa.
Astronomi su pronašli tri SMBH u podacima iz više teleskopa, uključujući Sloan Digital Sky Survey (SDSS,) Xandrijski opservatorij Chandra i Infrardevi istraživač širokog polja (WISE.) Tri crne rupe zamotane su u gotovo nezamislivo epski događaj; spajanje tri galaksije. Ova trostruka spajanja mogu igrati kritičnu ulogu u rastu najmasovnijih crnih rupa tijekom vremena.
"Ovo je najjači dokaz za takav trostruki sustav aktivnog hranjenja supermasivnih crnih rupa."
Ryan Pfeifle, Sveučilište George Mason, vodeći autor.
Astronomi koji su ga pronašli nisu očekivali da će naći tri crne rupe u središtu spajanja trostrukih galaksija.
„Tada smo tražili samo parove crnih rupa, a ipak, pomoću naše tehnike odabira, naišli smo na ovaj nevjerojatan sustav“, rekao je Ryan Pfeifle sa Sveučilišta George Mason iz Fairfaxa u Virginiji, prvi autor novog rada u Astrofizički časopis koji opisuje ove rezultate. "Ovo je najjači dokaz za takav trostruki sustav aktivnog hranjenja supermasivnih crnih rupa."
Trostruke crne rupe teško je uočiti jer se u njihovoj blizini toliko događa. Ogrnute su plinom i prašinom što ih čini izazovnim ugledati. U ovom istraživanju bilo je potrebno nekoliko teleskopa koji rade u različitim dijelovima elektromagnetskog spektra kako bi otkrili tri rupe. Trebao je i rad nekih građanskih znanstvenika.
Ne samo da ih je teško uočiti, već su i rijetki. "Dvostruke i trostruke crne rupe izuzetno su rijetke", rekla je koautorica Shobita Satyapal, također George Mason, "ali takvi su sustavi prirodna posljedica spajanja galaksija, za koje mislimo da kako galaksije rastu i razvijaju se."
SDSS je prvi uočio ovo trostruko spajanje u vidljivoj svjetlosti, ali tek kroz Galaxy Zoo, građanski znanstveni projekt, identificiran je kao sustav sudarajućih galaksija. Tada je WISE vidio da sustav svijetli infracrvenom signalom, što ukazuje na to da je u fazi spajanja galaksije kada se očekivalo da se hrani više od jedne od crnih rupa.
Podaci Sloan i WISE samo su mučili tragove, a astronomi su se za potvrdu obratili opservatoriju Chandra i velikom dvoglednom teleskopu (LBT). Promatranja Chandra pokazala su da se u središtu svake galaksije nalaze svijetli izvori rendgenskih zraka. Upravo tamo znanstvenici očekuju da pronađu SMBH.
Još dokaza koji pokazuju kako su tamo stigli SMBH iz Chandra i NASA-inog satelita Nuklearni spektroskopski teleskop (NuSTAR). Pronašli su dokaze o velikim količinama plina i prašine u blizini jedne od crnih rupa. To se očekuje kada se crne rupe spajaju. Ostali podaci optičkog svjetla iz SDSS i LBT pružili su spektralne dokaze koji su karakteristični za tri SMBH napajanja.
"Optički spektri sadrže obilje podataka o galaksiji", rekla je koautorica Christina Manzano, kralj sa Sveučilišta u Kaliforniji, Riverside. "Obično se koriste za identificiranje aktivnih akumulacija crnih rupa i mogu odražavati utjecaj koji imaju na galaksije u kojima žive."
Tim je radom astronomski tim razvio način da pronađu više od tih trostrukih crnih rupa sustava. „Upotrebom ovih glavnih opservatorija identificirali smo novi način identificiranja trostrukih supermasivnih crnih rupa. Svaki nam teleskop daje drugačiji trag o tome što se događa u tim sustavima ", rekao je Pfeifle. "Nadamo se da ćemo proširiti rad na pronalaženju više trojki koristeći istu tehniku."
Možda su također bacili malo svjetla na konačni problem parseksa.
Konačni problem Parseca
Konačni problem s parserom središnji je u našem razumijevanju binarnih spajanja crnih rupa. To je teorijski problem koji kaže da kad se dvije crne rupe približe jedna drugoj, njihova prekomjerna orbitalna energija zaustavlja ih spajanje. Oni mogu doći do nekoliko svjetlosnih godina, a tada se proces spajanja zaustavlja.
Kad se dvije crne rupe u početku približe jedna drugoj, njihove hiperboličke putanje provode ih jedno pokraj drugog. S vremenom, dok dvije rupe međusobno djeluju sa zvijezdama u njihovoj blizini, gravitaciono su iskočile zvijezde, prenoseći dio svoje orbitalne energije u zvijezdu svaki put kad to učine. Emisija gravitacijskih valova također smanjuje energiju crnih rupa.
Naposljetku, dvije crne rupe ispuštaju dovoljno orbitalne energije da se usporavaju i približe jedni drugima i dođu do svega nekoliko parcesa. Problem je što se bliže udaljenosti, sve više i više stvari se izbacuje iz njihove blizine pucanjem u praćku. To znači da više nema veze s tim da crne rupe stupaju u interakciju i ispuštaju više orbitalne energije. U tom trenutku proces spajanja staje. Ili bi trebao.
Ipak astrofizičari znaju da se crne rupe spajaju jer su bile svjedoci snažnih gravitacijskih valova. U stvari, LIGO (Laser Interferometry Gravitational-Wave Observatory) otvara spajanje crne rupe otprilike jednom tjedno. Kako se na kraju spajaju jedno s drugim, zove se konačni problem parseksa.
Tim koji stoji iza ove studije smatra da bi mogli imati odgovor. Oni misle da bi treća crna rupa, kakvu su opazili u ovom sustavu, mogla dati poticaj potreban za spajanje dvije rupe. Kako se par crnih rupa u trinarnom sustavu približavaju jedna drugoj, treća rupa mogla bi utjecati na njih da zatvore konačni parsec i spoje se.
Prema računalnim simulacijama, oko 16% parova supermasivnih crnih rupa u sudarajućim se galaksijama moralo bi djelovati na treću supermasivnu crnu rupu prije nego što se spoje. Ta bi spajanja proizvela gravitacijske valove, ali problem je što bi ti valovi bili prenisko frekventni da bi ih LIGO ili VIRGO opservatorij mogao otkriti.
Da bi ih otkrili, znanstvenici će se možda morati osloniti na buduće opservatorije poput LISA, ESA / NASA-ine laserske interferometrske svemirske antene. LISA će promatrati gravitacijske valove niže frekvencije od LIGO-a ili VIRGO-a i bolje je opremljena za otkrivanje spajanja super-masivnih crnih rupa.
Rad u kojem su predstavljeni ovi rezultati naslovljen je "Trostruki AGN u srednje infracrvenom odabranom spajanju galaksije u kasnoj fazi."
Više:
- Priopćenje za javnost: Pronađeno: Tri crne rupe na putu sudara
- Istraživački rad: Trostruki AGN u srednje infracrvenom izabranom spajanju galaksije u kasnoj fazi
- Wikipedia: Finalni problem Parseca
- LISA: Svemirska antena za laserski interferometar
