Astronomai pastebėjo tris supermasyvias juodąsias skylutes (SMBH) trijų susidūrusių galaktikų centre milijardo šviesmečių atstumu nuo Žemės. Tai įrodo, kad visi trys taip pat yra aktyvūs galaktikos branduoliai (AGN), kaupiantys medžiagą ir ryškiai degantys.
Šis atradimas gali šiek tiek parodyti „galutinio skandalo problemą“, seniai išgyventą astrofizikos ir juodųjų skylių susijungimo problemą.
Astronomai rado tris SMBH iš duomenų iš daugelio teleskopų, įskaitant „Sloan Digital Sky Survey“ (SDSS), „Chandra“ rentgeno spindulių observatoriją ir plataus lauko infraraudonųjų spindulių tyrimo tyrėją (WISE.). Trys juodosios skylės yra apvyniotos beveik neįsivaizduojamai epinis įvykis; trijų galaktikų susiliejimas. Šie tripletų susijungimai gali vaidinti lemiamą vaidmenį, kaip bėgant laikui auga masiškiausios juodosios skylės.
"Tai yra pats stipriausias įrodymas, kad tokia triguba sistema aktyviai maitina supermasyvias juodąsias skyles."
Ryanas Pfeifle'as, George'o Masono universitetas, pagrindinis autorius.
Tai atradę astronomai nesitikėjo, kad trigubos galaktikos susiliejimo centre ras tris juodąsias skylutes.
„Mes tuo metu ieškojome tik porų juodųjų skylių, tačiau, pasitelkę savo atrankos techniką, mes pasikėsinome į šią nuostabią sistemą“, - sakė Ryanas Pfeifle'as iš Džordžo Masono universiteto Fairfakse, Virdžinijoje, pirmasis naujojo darbo autorius. Astrofizikos žurnalas, kuriame aprašomi šie rezultatai. "Tai yra pats stipriausias įrodymas, kad tokia triguba sistema aktyviai maitina supermasyvias juodąsias skyles."
Tris juodųjų skylių sistemas sunku pastebėti, nes jų kaimynystėje vyksta tiek daug. Jie yra užtemdyti dujomis ir dulkėmis, todėl juos sunku pamatyti. Šiame tyrime prireikė kelių teleskopų, veikiančių skirtingose elektromagnetinio spektro dalyse, kad būtų aptvertos trys skylės. Taip pat prireikė kai kurių piliečių mokslininkų darbo.
Jie ne tik sunkiai pastebimi, bet ir reti. „Dvigubos ir trigubos juodosios skylės yra nepaprastai retos“, - teigė bendraautorė Shobita Satyapal, taip pat George'as Masonas, „tačiau tokios sistemos iš tikrųjų yra natūrali galaktikų susiliejimo pasekmė. Manome, kad galaktikos auga ir vystosi“.
SDSS pirmasis pastebėjo šį trigubą susijungimą matomoje šviesoje, tačiau tik per „Galaxy Zoo“, piliečių mokslo projektą, jis buvo identifikuotas kaip susidūrusių galaktikų sistema. Tada WISE pamatė, kad sistema švyti infraraudonųjų spindulių ryšiu, tai rodo, kad ji yra galaktikų susijungimo fazėje, kai tikimasi, kad maitinsis daugiau nei viena iš juodųjų skylių.
Nepaisant to, „Sloan“ ir WISE duomenys buvo tik svaiginantys įkalčiai, ir astronomai kreipėsi į „Chandra“ observatoriją ir Didįjį žiūronų teleskopą (LBT), norėdami gauti daugiau patvirtinimo. „Chandra“ stebėjimai parodė, kad kiekvienos galaktikos centre buvo ryškūs rentgeno spindulių šaltiniai. Būtent ten mokslininkai tikisi rasti SMBH.
Daugiau įrodymų, kad ten buvo SMBH, buvo atvežta iš „Chandra“ ir NASA palydovo Branduolinio spektroskopinio teleskopo masyvo (NuSTAR). Jie rado įrodymų apie didelį dujų ir dulkių kiekį šalia vienos iš juodųjų skylių. To tikimasi, kai juodosios skylės susilieja. Kiti SDSS ir LBT optinės šviesos duomenys pateikė spektrinius įrodymus, būdingus trims SMBH.
„Optiniuose spektruose yra daugybė informacijos apie galaktiką“, - sakė bendraautorė Christina Manzano-Kalifornijos universiteto Riverside karalė. "Jie dažniausiai naudojami norint identifikuoti aktyviai besikaupiančias supermasyvias juodąsias skyles ir atspindi jų poveikį galaktikoms, kuriose jie gyvena."
Su šiuo darbu astronomų komanda sukūrė būdą, kaip rasti daugiau šių trigubų juodųjų skylių sistemų. „Pasinaudodami šiomis pagrindinėmis observatorijomis, mes nustatėme naują būdą, kaip atpažinti trigubai supermasyvias juodąsias skyles. Kiekvienas teleskopas suteikia mums skirtingą supratimą apie tai, kas vyksta šiose sistemose “, - sakė Pfeifle'as. „Mes tikimės išplėsti savo darbą ir rasti daugiau trigubų, naudojant tą pačią techniką“.
Jie taip pat galėjo šiek tiek paaiškinti galutinę skandalo problemą.
Galutinė „Parsek“ problema
Galutinė neatsiejama problema yra labai svarbi norint suprasti dvejetainių juodųjų skylių susijungimus. Tai teorinė problema, kuri sako, kai dvi juodosios skylės priartėja viena prie kitos, dėl per didelės jų orbitos energijos jos nesibaigia. Jie gali patekti per keletą šviesmečių, tada susiliejimo procesas užstringa.
Kai dvi juodosios skylės iš pradžių artėja viena prie kitos, jų hiperbolinės trajektorijos veda jas tiesiai viena šalia kitos. Laikui bėgant, kai dvi skylės sąveikauja su šalia esančiomis žvaigždėmis, jos slinkė žvaigždes gravitaciniu būdu, perduodamos dalį savo orbitos energijos žvaigždei kiekvieną kartą, kai tik tai daro. Gravitacinių bangų spinduliavimas taip pat sumažina juodųjų skylių energiją.
Galų gale dvi juodosios skylės išskiria pakankamai orbitos energijos, kad galėtų sulėtinti savo artumą ir priartėti viena prie kitos ir patekti į vos keletą kerų. Problema yra ta, kad, artėjant atstumui, vis daugiau ir daugiau medžiagų išmetama iš jų arti strypo. Tai reiškia, kad nebėra reikalo, kad juodosios skylės sąveikautų ir išeikvotų daugiau orbitos energijos. Tuo metu susiliejimo procesas užstringa. Arba turėtų.
Vis dėlto astrofizikai žino, kad juodosios skylės susilieja, nes jie yra galingų gravitacinių bangų liudininkai. Tiesą sakant, LIGO (lazerio interferometrijos gravitacinių bangų observatorija) maždaug kartą per savaitę atranda juodosios skylės susijungimą. Tai, kaip jie susilieja vienas su kitu pabaigoje, vadinama galutine parsekėjimo problema.
Šio tyrimo komanda mano, kad galbūt jie turės atsakymą. Jie mano, kad trečioji juodoji skylė, kaip jie pastebėjo šioje sistemoje, galėtų suteikti postūmį, kurio reikia, kad būtų sujungtos dvi skylės. Kai trejybinės sistemos juodųjų skylių pora artėja viena prie kitos, trečioji skylė gali įtakoti jas uždaryti galutinį parseką ir susijungti.
Remiantis kompiuteriniais modeliavimais, maždaug 16% supermasyvių juodųjų skylių porų susiduriančiose galaktikose bus sąveikavę su trečiąja supermassive juodųjų skylių prieš sujungimą. Šie susijungimai sukels gravitacines bangas, tačiau problema ta, kad šios bangos būtų per žemo dažnio, kad LIGO ar VIRGO observatorija galėtų jas aptikti.
Norėdami juos aptikti, mokslininkams gali tekti pasikliauti būsimomis observatorijomis, tokiomis kaip LISA, ESA / NASA lazerinio interferometro kosminė antena. LISA stebės žemesnio dažnio gravitacines bangas, nei LIGO ar VIRGO, ir yra geriau pasirengęs rasti masyvias juodąsias skyles, susiliejančias.
Straipsnis, kuriame pateikiami šie rezultatai, pavadintas „Trigubas AGN vidutinės infraraudonosios spinduliuotės pasirinktu vėlyvojo etapo galaktikų susijungimu“.
Daugiau:
- Pranešimas spaudai: Rasta: trys juodos skylės susidūrimo take
- Tyrimo dokumentas: Trigubas AGN vidutinės infraraudonosios spinduliuotės pasirinktu vėlyvojo etapo galaktikų susijungimu
- Vikipedija: galutinė parsekiojimo problema
- LISA: Lazerio interferometro kosminė antena
