Astronomi ir pamanījuši trīs supermasīvus melnos caurumus (SMBH) trīs sadursmju galaktiku centrā miljarda gaismas gadu attālumā no Zemes. Tas ir pierādījums tam, ka visi trīs ir arī aktīvi galaktikas kodoli (AGN), kas gremdē materiālu un spilgti uzliesmo.
Šis atklājums varētu nedaudz parādīt “galīgo parsec problēmu”, kas jau sen ir astrofizikas un melnā cauruma apvienošanās problēma.
Astronomi atrada trīs SMBH datos no vairākiem teleskopiem, ieskaitot Sloan Digital Sky Survey (SDSS), Chandra rentgenstaru observatoriju un plaša lauka infrasarkano staru apsekojumu (WISE.) Trīs melnie caurumi ir iesaiņoti gandrīz neiedomājami episks notikums; trīs galaktiku apvienošanās. Šīm trīskāršajām apvienošanām var būt kritiska loma tam, kā laika gaitā pieaug masveidīgākie melnie caurumi.
"Šis ir visspēcīgākais pierādījums, kas līdz šim atklāts tik trīskāršai supermasīvu melno caurumu barošanas sistēmai."
Raiens Pfeifle, Džordža Masona universitāte, galvenais autors.
Astronomi, kuri to atrada, negaidīja, ka trīskāršo galaktiku apvienošanās centrā atradīs trīs melnus caurumus.
“Tajā laikā mēs meklējām tikai melno caurumu pārus, un tomēr, izmantojot savu atlases paņēmienu, mēs paklupām uz šo apbrīnojamo sistēmu,” sacīja Raiens Pfeifle no Džordža Masona universitātes Fairfaksā, Virdžīnijā, pirmais jaunā darba autors Astrofizikas žurnāls, kurā aprakstīti šie rezultāti. "Šis ir visspēcīgākais pierādījums, kas līdz šim atklāts tik trīskāršai supermasīvu melno caurumu barošanas sistēmai."
Trīskāršās melno caurumu sistēmas ir grūti pamanīt, jo viņu apkārtnē notiek tik daudz. Viņi ir apēnoti ar gāzi un putekļiem, tāpēc to ir grūti izzināt. Šajā pētījumā vajadzēja vairākus teleskopus, kas darbojas dažādās elektromagnētiskā spektra daļās, lai atklātu trīs caurumus. Tas prasīja arī dažu pilsoņu zinātnieku darbu.
Tos ir ne tikai grūti pamanīt, bet arī reti. "Divkāršie un trīskāršie melnie caurumi ir ārkārtīgi reti," sacīja līdzautors Shobita Satyapal, arī Džordžs Masons, "taču šādas sistēmas patiesībā ir galaktiku apvienošanās dabiskas sekas, kuras, mūsuprāt, ir tas, kā galaktikas aug un attīstās."
SDSS bija pirmais, kurš pamanīja šo trīskāršo apvienošanos redzamā gaismā, bet tikai caur Galaxy Zoo, pilsoņu zinātnes projektu, to identificēja kā sadursmju galaktiku sistēmu. Tad WISE redzēja, ka sistēma kvēlo infrasarkanā starojumā, norādot, ka tā atrodas galaktiku apvienošanās fāzē, kad bija paredzēts barot vairāk nekā vienu no melnajiem caurumiem.
Sloan un WISE dati tomēr bija tikai satraucoši pavedieni, un astronomi vērsās Čandras observatorijā un Lielajā binokļu teleskopā (LBT), lai iegūtu vairāk apstiprinājuma. Čandras novērojumi parādīja, ka katras galaktikas centrā bija spilgti rentgena avoti. Tieši tur zinātnieki cer atrast SMBH.
Vairāk pierādījumu, kas liecina, ka tur ir SMBH, ir ieradies no Chandra un NASA satelīta Nuclear Spectroscopic Telescope Array (NuSTAR). Viņi atrada pierādījumus par lielu gāzes un putekļu daudzumu netālu no viena melnā cauruma. Tas ir sagaidāms, kad melnie caurumi saplūst. Citi SDSS un LBT optiskās gaismas dati sniedza spektrālus pierādījumus, kas ir raksturīgi trim SMBH barošanai.
“Optiskie spektri satur ļoti daudz informācijas par galaktiku,” sacīja līdzautore Kristīna Manzano-Kalifornijas Universitātes Riversaidas karaliste. "Tos parasti izmanto, lai identificētu aktīvi akrecionējošos supermasīvos melnos caurumus, un tie var atspoguļot to ietekmi uz galaktikām, kurās viņi dzīvo."
Ar šo darbu astronomu komanda ir izstrādājusi veidu, kā atrast vairāk šo trīskāršo melno caurumu sistēmu. Izmantojot šīs lielākās observatorijas, mēs esam atklājuši jaunu veidu, kā identificēt trīskāršus supermasīvos melnos caurumus. Katrs teleskops dod mums atšķirīgu ieskatu par to, kas notiek šajās sistēmās, ”sacīja Pfeifle. "Mēs ceram paplašināt savu darbu, lai atrastu vairāk trīskāršu, izmantojot to pašu tehniku."
Iespējams, ka viņi arī ir parādījuši zināmu galīgo parsec problēmu.
Galīgā parsēdes problēma
Galīgajai parsec problēmai ir galvenā nozīme mūsu izpratnē par bināro melno caurumu apvienošanos. Tā ir teorētiska problēma, kas saka, kad divi melnie caurumi tuvojas viens otram, to pārmērīgā orbītas enerģija neļauj tiem apvienoties. Viņi var nokļūt dažu gaismas gadu laikā, tad apvienošanās process tiek apturēts.
Kad divi melnie caurumi sākotnēji tuvojas viens otram, to hiperboliskās trajektorijas ved tos tieši garām viens otram. Laika gaitā, kad abi caurumi mijiedarbojas ar zvaigznēm to tuvumā, tie slīdēja uz zvaigznēm gravitācijas virzienā, katru reizi pārnesot daļu savas orbītas enerģijas zvaigznei, katru reizi to darot. Gravitācijas viļņu emisija samazina arī melno caurumu enerģiju.
Galu galā divi melnie caurumi izdalīja pietiekami daudz orbītas enerģijas, lai palēninātos un tuvotos viens otram tuvāk un nonāktu tikai dažu parsiju attālumā viens no otra. Problēma ir tā, ka, tuvojoties attālumam, arvien vairāk un vairāk vielu tiek izvadīti no viņu apkārtnes, izmantojot siksnu-shotting. Tas nozīmē, ka vairs nav nozīmes tam, ka melnie caurumi mijiedarbojas un izdala vairāk orbītas enerģijas. Tajā brīdī apvienošanās process apstājas. Vai arī vajadzētu.
Tomēr astrofiziķi zina, ka melnie caurumi saplūst, jo viņi ir pieredzējuši spēcīgus gravitācijas viļņus. Faktiski LIGO (lāzera interferometrijas gravitācijas viļņu observatorija) aptuveni reizi nedēļā atklāj melnā cauruma apvienošanos. To, kā viņi saplūst viens ar otru beigās, sauc par galīgo parsec problēmu.
Šī pētījuma komanda domā, ka viņiem varētu būt atbilde. Viņi domā, ka trešais melnais caurums, kā viņi ir ievērojuši šajā sistēmā, varētu sniegt stimulu, kas nepieciešams, lai divi caurumi saplūst. Kad trīskāršās sistēmas melno caurumu pāris tuvojas viens otram, trešais caurums varētu tos ietekmēt, lai aizvērtu galīgo parseku un apvienotos.
Saskaņā ar datoru simulācijām aptuveni 16% no supermasīvo melno caurumu pāriem sadursmes galaktikās būs mijiedarbojušies ar trešo supermasīvo melno caurumu, pirms tie saplūst. Šīs apvienošanās radītu gravitācijas viļņus, taču problēma ir tāda, ka šie viļņi būtu pārāk zemas frekvences, lai LIGO vai VIRGO observatoriju varētu atklāt.
Lai tos atklātu, zinātniekiem var nākties paļauties uz tādām nākotnes observatorijām kā LISA, ESA / NASA lāzera interferometra kosmosa antena. LISA novēros zemākas frekvences gravitācijas viļņus nekā LIGO vai VIRGO, un tas ir labāk aprīkots, lai atrastu supermasīvu melno caurumu apvienošanos.
Šie rezultāti atspoguļojas ar nosaukumu “Trīskāršs AGN vidēja infrasarkanā starojuma atlasītā vēlīnā galaktikas apvienošanā”.
Vairāk:
- Paziņojums presei: Atrasti: trīs melni caurumi sadursmes kursā
- Pētniecības raksts: Trīskāršs AGN vidēja infrasarkanā starojuma atlasītā vēlīnā galaktikas apvienošanā
- Wikipedia: Parsec pēdējā problēma
- LISA: Lāzera interferometra kosmosa antena
