Gravitacijski valovi Detron Supermasivna crna rupa

Astronomi su otkrili supermasivnu crnu rupu koja ne sjedi na svom uobičajenom sjedalu u središtu svoje galaksije. Gravitacijski valovi nedavnog spajanja možda su izbacili crnu rupu.

Svijetli, zvjezdani kvazar 3C 186 i njegova bivša galaksija domaćin, blijedi, produženi objekt iza njega, stoje u središtu nakupine galaksija. Kvazar je vjerojatno izbačen nakon davno spajanja galaksija.
NASA / ESA / M. Chiaberge (STScI / ESA)

Prije milijardu godina u svemiru, daleko su se sudarile dvije galaksije. Zvijezde su se vrtjele u nove orbite i plinski oblaci zabijali su se jedni u druge. Rodile su se nove zvijezde i plin se uvukao u dvije galaksije centra, hraneći dvije supermasivne crne rupe koje vrebaju tamo.

Zatim, prije otprilike 5 milijuna godina, te su se crne rupe spojile u jednu. Dok su se vrteli jedni oko drugih, zračili su energijom u obliku gravitacijskih valova a signal da bi jedan svemirski detektor poput LISA mogao jednog dana otkriti i ti valovi su konačnom proizvodu dali pravi udarac u hlače, Spojena supermasivna crna rupa, objekt mase oko 3 milijarde puta više od Sunčevog, ubrzao se iz novog centra galaksije milijunima kilometara na sat.

Ovo je slika koju su slikali Marco Chiaberge (Svemirski institut za svemirski teleskop i Sveučilište John Hopkins) kako bi objasnili jedinstvena zapažanja kvazara poznatog kao 3C 186. Rezultati su predstavljeni u travnju 2017. Astronomy & Astrophysics .

Dokaz

Sam kvazar je sjajni svjetlosni snop koji emitira plin koji se spušta u središnju crnu rupu. Sada nove slike svemirskog teleskopa Hubble po prvi put otkrivaju galaksiju koja ugošćuje ovu točku svjetlosti. Iznenađujuće, slike pokazuju kako se kvazar pomaknuo iz centra galaksije za oko 1, 3 lučne sekunde.

To je maleni kut na nebu - ekvivalent širini ljudske dlake udaljene 10 metara. Ali u galaksiji toliko udaljenoj da njezino svjetlo mora prijeći 8 milijardi godina da bi stiglo ovdje, 1, 3 lučne sekunde znači na udaljenost od 35 000 svjetlosnih godina. Za usporedbu, Sunce sjedi samo 26.000 svjetlosnih godina od središta naše galaksije.

Tim je također pažljivo analizirao kvazarov spektar vidljive svjetlosti, otkrivši kemijski potpis plina koji ubrzava gas iz galaksije domaćina. (Ranije su automatizirane analize spektra propustile potpis.) Potpis je crne rupe i okolnog plinskog bifeta koji leti iz centra galaksije brzinom od 2.140 kilometara u sekundi (4, 8 milijuna mph). Crna će rupa blistati sve dok se zadržava na plinskom disku, vjerojatno još oko 100 milijuna godina prema proračunima istraživača.

Zajedno, nevjerojatna brzina kvazara i njegovo pomicanje od središta galaksije upućuju na jedan vjerojatni zaključak: ova crna rupa produkt je dvije nejednake crne rupe, čije je jednostrano spajanje emitiralo asimetrične gravitacijske valove i na kraju izbacilo crnu rupu iz središnjeg galaktičkog doma, Nije prvi takav kandidat otkriven, ali prvi je koji ima dva potpisa povlačenja gravitacijskog vala - prethodni kandidati pokazali su prostorni pomak ili nevjerojatnu brzinu, ali ne i jedno i drugo .

Kako se dvije galaksije međusobno spajaju i spajaju, njihove središnje crne rupe gravitacijski privlače jedna drugu (prva ploča). Kad se dvije crne rupe dovoljno zbliže, šalju gravitacijske valove, smanjujući svoju orbitu tijekom vremena (ploča 2). Na kraju se spajaju (ploča 3). Budući da su crne rupe u početku bile različite mase, a njihovi gravitacijski valovi odgovarajuće su naklonjeni, spajanje će novoj, masivnijoj crnoj rupi čvrsto izbiti iz galaksije.
NASA / ESA / Hubble / A. Feild / STScI

"3C 186 je uzbudljiv kandidat za gravitacijski val koji povlači supermasivne crne rupe, a koje se pokazalo vrlo teškim", kaže Julie Comerford (University of Colorado, Boulder), koja nije bila uključena u studiju.

No, kako ističu i Chiabergeov tim i Comerford, ovaj kandidat još uvijek nije prijavljen. Na primjer, postoji mogućnost da se kvazar nalazi u drugoj, manje svijetloj galaksiji koja je u pozadini galaksije koju je Hubble zamislio. Stoga Chiaberge i njegovi kolege već planiraju praćenje promatranja s Hubbleom u kombinaciji s velikim milimetarskim / submilimetarskim nizom Atacama u Čileu kako bi se isključili alternativne mogućnosti.

Konačni problem Parseca

Umjetnički koncept pokazuje dvije spajajuće crne rupe. Oni emitiraju gravitacijske valove dok se vrte u svojoj orbiti i to ih postupno zbližava. Ali, ovdje je škakljivi dio: ako su dvije crne rupe previše udaljene, neće zračiti dovoljno energije - nešto ih mora dovesti dovoljno blizu da započnu s gravitacijskim valovima.
NASA

Astronomi su prilično sigurni da se crne rupe redovito stapaju - inače je teško teško objasniti kako vidimo crne rupe od milijarde solarnih masa samo milijardu godina nakon Velikog praska. Astronomi također znaju da sudare galaksije mogu pružiti dvije supermasivne crne rupe prilično blizu jedna drugoj. I izračunali su da gravitacijski valovi mogu zračiti dovoljno energije da se ostvari konačni spoj.

Ali galaksije ne isporučuju svoje središnje crne rupe dovoljno blizu zajedno da gravitacijski valovi mogu obaviti ostatak posla. Mora postojati nešto što će crne rupe svjetlosne godine ili tri približiti jedna drugoj da bi se završio proces spajanja. Ta zagonetka poznata je kao konačni problem Parseca. Ako je 3C 186 doista konačni proizvod dviju supermasivih crnih rupa, to bi mogao poslužiti kao savršen testni test za to kako se događaju takve fuzije.

"Opažanja pružaju snažne dokaze da se supermasivne crne rupe zapravo mogu spojiti", kaže suradnik studije Stefano Bianchi (Sveučilište Roma Tre, Italija).

Sada astronomi tek trebaju smisliti kako.