Dešimtmečius astronomai žinojo, kad supermasyvios juodosios skylės (SMBH) yra didžiausių masyvių galaktikų centre. Šios juodosios skylės, kurių dydis svyruoja nuo šimtų tūkstančių iki milijardų Saulės masių, daro didelę įtaką aplinkinėms medžiagoms ir, manoma, yra aktyviųjų galaktikos branduolių (AGN) priežastis. Kol astronomai žinojo apie juos, jie stengėsi suprasti, kaip formuojasi ir vystosi SMBH.
Dviejuose neseniai paskelbtuose tyrimuose dvi tarptautinės tyrėjų komandos praneša apie penkių naujai atrastų juodųjų skylių porų atradimą tolimųjų galaktikų centruose. Šis atradimas galėtų padėti astronomams išaiškinti, kaip laikui bėgant formuojasi ir auga SMBH, nekalbant apie tai, kaip juodųjų skylių susijungimai sukuria stipriausias gravitacines bangas Visatoje.
Pirmieji keturi dvigubos juodosios skylės kandidatai buvo pranešti tyrime, pavadintame „Buried AGNs in Advanced Mergers: Mid-Infrared Color Selection as Dual AGN Finder“, kuriam vadovavo Džordžo Masono universiteto astrofizikos profesorius Shobita Satyapal. Šis tyrimas buvo priimtas paskelbti 2006 m Astrofizinis žurnalas ir neseniai pasirodė internete.
Antrajam tyrimui, kuriame buvo pranešta apie penktą dvigubos juodosios skylės kandidatą, vadovavo Sarah Ellison - Viktorijos universiteto astrofizikos profesorė. Neseniai jis buvo paskelbtas Mėnesiniai Karališkosios astronomijos draugijos pranešimai pavadinimu „Dvigubo aktyvaus galaktikos branduolio atradimas su ~ 8 kpc atskyrimu“. Šių penkių juodųjų skylių porų atradimas buvo labai sėkmingas, atsižvelgiant į tai, kad poros yra labai retas radinys.
Kaip Shobita Satyapal paaiškino „Chandra“ pranešime spaudai:
„Astronomai visame pasaulyje randa pavienių supermasyvių juodųjų skylių. Bet, nors ir prognozavome, kad jie greitai auga, kai jie sąveikauja, sunku rasti augančias dvigubas supermasyvias juodąsias skyles.“
Juodosios skylės poros buvo aptiktos sujungus daugelio skirtingų antžeminių ir kosminių prietaisų duomenis. Tai apėmė optinius duomenis iš „Sloan Digital Sky Survey“ (SDSS) ir antžeminio didelio žiūrono teleskopo (LBT) Arizonoje su beveik infraraudonųjų spindulių duomenimis iš plačiajuosčio lauko infraraudonųjų tyrimų tyrimo (WISE) ir rentgeno duomenis iš NASA „Chandra“. Rentgeno observatorija.
Studijų tikslais „Satyapal“, „Elisonas“ ir jų atitinkamos komandos siekė aptikti dvigubus AGN, kurie, kaip manoma, yra galaktinių susijungimų pasekmė. Jie pradėjo ieškoti SDSS optinių duomenų, kad nustatytų galaktikas, kurios, atrodo, yra susijungimo procese. Tuomet visi dangaus WISE tyrimo duomenys buvo naudojami identifikuoti galaktikas, kurios rodė galingiausius AGN.
Tada jie pasinaudojo „Chandra Advanced CCD Imaging Spektrometer“ (ACIS) ir LBT duomenimis, kad nustatytų septynias galaktikas, kurios, atrodo, yra pažengusios susijungimo stadijoje. Norėdami nustatyti vieną iš naujų juodųjų skylių porų, Ellisono vadovaujamas tyrimas taip pat rėmėsi optiniais duomenimis, pateiktais „Apapping Point Observatory“ (MaNGA) apklausoje „Žemėlapių netoliese esančios galaktikos“.
Remdamiesi bendrais duomenimis, jie nustatė, kad penkiose iš septynių susijungiančių galaktikų buvo galimi dvigubi AGN, kuriuos skyrė mažiau nei 10 kiloparsekų (daugiau nei 30 000 šviesmečių). Tai įrodė WISE pateikti infraraudonųjų spindulių duomenys, kurie atitiko tai, kas prognozuojama dėl sparčiai augančių supermasyvių juodųjų skylių.
Be to, „Chandra“ duomenys parodė glaudžiai atskirtas rentgeno spindulių šaltinių poras, o tai taip pat atitinka juodąsias skylutes, kurių materija pamažu kaupiasi. Šie infraraudonųjų spindulių ir rentgeno duomenys taip pat leido manyti, kad supermasyviosios juodosios skylės yra užkastos dideliais kiekiais dulkių ir dujų. Kaip nurodė Elisonas, šios išvados buvo kruopštaus darbo, kurį sudarė rūšiavimas per kelis duomenų bangos ilgį, rezultatas:
„Mūsų darbas rodo, kad derinant infraraudonųjų spindulių atranką su rentgeno stebėjimu, yra labai efektyvus būdas rasti šias juodųjų skylių poras. Rentgeno ir infraraudonosios spinduliuotės gali prasiskverbti į nematomus dujų ir dulkių debesis, supančius šias juodųjų skylių poras, ir norint atskirti, reikalingas aštrus Chandros regėjimas “.
Prieš šį tyrimą rentgenologiniais tyrimais buvo patvirtinta mažiau nei dešimt porų augančių juodųjų skylių, kurios dažniausiai buvo atsitiktinės. Taigi šis paskutinis darbas, kurio metu buvo aptiktos penkios juodųjų skylių poros, naudojant kombinuotus duomenis, buvo sėkmingas ir reikšmingas. Šie tyrimai ne tik patvirtina hipotezę, kad susiliejus mažesnėms juodosioms skylėms susidaro supermasyvios juodosios skylės, bet ir šie tyrimai turi rimtų padarinių gravitacinių bangų tyrimams.
„Svarbu suprasti, kokios yra įprastos supermasyvios juodųjų skylių poros, kad būtų galima numatyti gravitacinių bangų observatorijų signalus“, - sakė Satyapa. „Vykdant jau vykdomus eksperimentus ir būsimus internetinius tinklus, tai yra įdomus laikas ieškoti naujų juodųjų skylių. Mes esame ankstyvoje naujos eros tyrinėdami Visatą stadijose. “
Nuo 2016 m. Iš viso keturi gravitacinių bangų atvejai buvo aptikti tokiais instrumentais kaip Lazerinis interferometro gravitacinių bangų observatorija (LIGO) ir VIRGO observatorija. Tačiau šie aptikimai įvyko dėl juodųjų skylių susijungimo, kai visos juodosios skylės buvo mažesnės ir ne tokios masyvios - nuo aštuonių iki 36 Saulės masių.
Kita vertus, supermasyvios juodosios skylės yra daug masyvesnės ir greičiausiai sukels daug didesnį gravitacinių bangų parašą, nes jos ir toliau artės. Ir po kelių šimtų milijonų metų, kai šios poros galų gale susijungia, masės pagaminta energija, paverčiama gravitacinėmis bangomis, bus neįtikėtina.
Šiuo metu detektoriai, tokie kaip LIGO ir Mergelė, nesugeba aptikti gravitacinių bangų, kurias sukuria „Supermassive Black Hole“ poros. Šį darbą atlieka masyvai, tokie kaip Šiaurės Amerikos „Nanohertz gravitacinių bangų observatorija“ (NANOGrav), kuri remiasi aukšto tikslumo milisekundiniais pulsais, siekdama išmatuoti gravitacinių bangų įtaką erdvės metu.
Tikimasi, kad paieškoje padės ir lazerio interferometro kosminė antena (LISA), kuri bus pirmoji skirta kosminės erdvės gravitacinių bangų detektorė. Tuo tarpu gravitacinių bangų tyrimai jau davė didžiulę naudą iš bendrų pastangų, tokių kaip tas, kuris egzistuoja tarp „Advanced LIGO“ ir „Advanced Virgo“.
Ateityje mokslininkai taip pat tikisi, kad atlikdami gravitacinių bangų tyrimus jie galės ištirti supernovų interjerus. Tikriausiai tai daug atskleis apie juodųjų skylių susidarymo mechanizmus. Tarp visų šių nuolatinių pastangų ir būsimų pokyčių galime tikėtis „išgirsti“ daug daugiau Visatos ir galingiausių jėgų, veikiančių joje.
Patikrinkite šią animaciją, kurioje parodytas galimas dviejų šių juodųjų skylių porų susiliejimas, maloniai sutikus „Chandra“ rentgeno observatoriją:
