Astronoomid on märganud Maast miljard valgusaasta kaugusel asuvate kolme põrkuva galaktika keskmesse kolme ülimassiivset musta auku (SMBH). See on tõendusmaterjal, et kõik kolm on ka aktiivsed galaktilised tuumad (AGN), mis guugeldavad materjali ja põlevad eredalt.
See avastus võib heita valgust „lõpliku võrsumise probleemile”, mis on pikka aega olnud astrofüüsika ja musta augu ühinemiste teema.
Astronoomid leidsid kolm SMBH-d mitme teleskoobi andmetest, sealhulgas Sloan Digital Sky Survey (SDSS), Chandra röntgenikiirguse vaatluskeskusest ja Wide. Wide. Infrapuna-uuringute laineväljast. Need kolm musta auku on mähitud peaaegu kujuteldamatult eepiline sündmus; kolme galaktika ühinemine. Need kolmikute ühinemised võivad mängida kriitilist rolli selles, kuidas massilisemad mustad augud aja jooksul kasvavad.
"See on kõige kindlam tõestusmaterjal sellise üldsuurte mustade aukude aktiivse toitmise kolmekordse süsteemi kohta."
Ryan Pfeifle, George Masoni ülikool, juhtiv autor.
Astronoomid, kes selle leidsid, ei osanud oodata, et kolmekordse galaktika ühinemise keskelt leitakse kolm musta auku.
"Otsisime sel ajal ainult paar mustaid auke ja siiski komistasime oma valimismeetodi kaudu sellele hämmastavale süsteemile," ütles Virginia Fairfaxi George Masoni ülikooli Ryan Pfeifle, kes on uue töö esimene autor Neid tulemusi kirjeldav astrofüüsikaline ajakiri. "See on kõige kindlam tõestusmaterjal sellise üldsuurte mustade aukude aktiivse toitmise kolmekordse süsteemi kohta."
Kolmekordseid musta augu süsteeme on keeruline märgata, kuna nende naabruses toimub nii palju. Need on varjatud gaasi ja tolmuga, mis muudab selle vaatamise keerukaks. Selles uuringus kulus kolme augu paljastamiseks mitu teleskoopi, mis töötavad elektromagnetilise spektri erinevates osades. See võttis ka mõne kodaniku teadlase töö.
Neid pole mitte ainult raske märgata, vaid ka harva. "Kahe- ja kolmekordsed mustad augud on äärmiselt haruldased," ütles ka George Masoni kaasautor Shobita Satyapal, "kuid sellised süsteemid on tegelikult galaktikate ühinemiste loomulikud tagajärjed, mis meie arvates on see, kuidas galaktikad kasvavad ja arenevad."
SDSS märkas esimesena seda kolmekordset ühinemist nähtava valguse käes, kuid alles kodanike teadusprojekti Galaxy Zoo kaudu tuvastati see kokkupõrgete galaktikate süsteemina. Siis nägi WISE, et süsteem helendab infrapunas, mis näitab, et see oli galaktika ühinemise faasis, kui eeldati, et toitub rohkem kui üks must auk.
Sloani ja WISE andmed olid aga lihtsalt ahvatlevad vihjed ning astronoomid pöördusid lisakinnituse saamiseks Chandra observatooriumi ja suure binokulaarse teleskoobi (LBT) poole. Chandra vaatlused näitasid, et iga galaktika keskel olid eredad röntgenikiirgusallikad. See on täpselt koht, kus teadlased loodavad leida SMBH-sid.
Rohkem tõendeid selle kohta, et SMBH-d olid kohal, saabusid Chandra ja NASA satelliidi tuumaspektroskoopilise teleskoobi massiivi (NuSTAR) kaudu. Nad leidsid tõendeid suure hulga gaasi ja tolmu kohta ühe musta augu läheduses. Seda on oodata mustade aukude ühinemisel. SDSS ja LBT muud optilise valguse andmed andsid spektraalseid tõendeid, mis on iseloomulikud kolmele SMBH-le.
“Optilised spektrid sisaldavad palju teavet galaktika kohta,” ütles kaasautor Christina Manzano-California ülikooli Riverside'i kuningas. "Neid kasutatakse tavaliselt aktiivselt aktiveeruvate supermassiivsete mustade aukude tuvastamiseks ja need võivad kajastada nende mõju galaktikatele, milles nad elavad."
Selle tööga on astronoomide meeskond välja töötanud viisi, kuidas leida neist kolmekordse musta augu süsteemidest rohkem. Nende suuremate observatooriumide abil oleme tuvastanud uue viisi kolmekordselt supermassiivsete mustade aukude tuvastamiseks. Iga teleskoop annab meile erineva aimduse nendes süsteemides toimuvast, ”ütles Pfeifle. "Loodame laiendada oma tööd, et leida rohkem kolmikuid, kasutades sama tehnikat."
Võib-olla on nad ka viimasest järsu probleemist veidi valgust heitnud.
Viimane Parseci probleem
Binaarsete musta augu ühinemiste mõistmisel on keskne probleem lõplik järsk probleem. See on teoreetiline probleem, mis ütleb, et kui kaks musta auku lähenevad üksteisele, takistab nende liigne orbitaalenergia neid ühendamast. Neile pääseb mõne valgusaasta jooksul, siis liitmisprotsess takerdub.
Kui kaks musta auku lähenevad algselt üksteisele, kannavad nende hüperboolsed trajektoorid neid otse teineteisest mööda. Aja jooksul, kui kaks auku interakteeruvad läheduses asuvate tähtedega, pildistasid nad tähti gravitatsiooniliselt, kandes osa oma orbitaalsest energiast tähele iga kord, kui nad seda teevad. Gravitatsioonilainete emissioon vähendab ka mustade aukude energiat.
Lõpuks eraldavad kaks musta auku piisavalt orbitaalenergiat, et aeglustada ja läheneda teineteisele lähemale ning jõuda üksteisest vaid paari üksiku piiridesse. Probleem on selles, et kuna nad sulgevad distantsi, väljub üha enam ainet nende lähedusest pildistamise abil. See tähendab, et pole enam tähtsust, et mustad augud suhelda ja orbitaalenergiat raisata. Sel hetkel seisab liitmisprotsess seisma. Või peakski.
Kuid astrofüüsikud teavad, et mustad augud ühinevad, kuna nad on olnud tunnistajaks võimsatele gravitatsioonilainetele. Tegelikult avastab LIGO (laserinterferomeetriline gravitatsioonilainete vaatluskeskus) musta augu ühinemist umbes kord nädalas. Seda, kuidas nad lõpuks üksteisega sulanduvad, nimetatakse lõplikuks parselprobleemiks.
Selle uuringu taga olev meeskond arvab, et neil võib olla vastus. Nad arvavad, et kolmas must auk, nagu nad on selles süsteemis täheldanud, võiks anda tõuke, mis on vajalik kahe augu ühendamiseks. Kui kolmesüsteemis asuvate mustade aukude paar läheneb üksteisele, võib kolmas auk mõjutada neid lõpliku parseli sulgemiseks ja ühinemiseks.
Arvutisimulatsioonide kohaselt on umbes 16% kokkupõrgetes galaktikates olevatest supermassiivsete mustade aukude paaridest suhelnud enne nende ühinemist kolmanda supermassiivse musta auguga. Need ühinemised tekitaksid gravitatsioonilaineid, kuid probleem on selles, et need lained on LIGO või VIRGO vaatluskeskuse tuvastamiseks liiga madalad.
Nende avastamiseks võivad teadlased tugineda tulevastele vaatluskeskustele, näiteks LISA, ESA / NASA laserinterferomeetri kosmoseantenn. LISA jälgib madalama sagedusega gravitatsioonilaineid kui LIGO või VIRGO ning on paremini varustatud ülikergete mustade aukude ühinemise leidmiseks.
Neid tulemusi tutvustav paber kannab pealkirja “Kolmekordne AGN keskmise infrapunaga valitud hilises järgus asuvas galaktika ühinemises”.
Veel:
- Pressiteade: Leitud: kolm musta auku põrkekursusel
- Uurimistöö: kolmekordne AGN keskmise infrapunaga valitud hilises staadiumis asuvas galaktika ühinemises
- Vikipeedia: lõplik Parseli probleem
- LISA: Laserinterferomeetri kosmoseantenn
