April 14, 2024

Το βαρύτερο ζευγάρι μαύρων τρυπών που έχει δει ποτέ ζυγίζει 28 δισεκατομμύρια φορές περισσότερο από τον ήλιο

Δύο υπερμεγέθεις μαύρες τρύπες που βρέθηκαν σε «απολιθώματα γαλαξίες» που δημιουργούνται από συγκρούσεις είναι τόσο μεγάλες που αρνούνται να συγκρουστούν και να συγχωνευθούν. Η ανακάλυψη θα μπορούσε να εξηγήσει γιατί, αν και θεωρητικά προβλέπονται συγχωνεύσεις υπερμεγέθων μαύρων οπών, δεν έχουν παρατηρηθεί ποτέ σε εξέλιξη.

Το υπερμεγέθη σύστημα μαύρης τρύπας βρίσκεται στον ελλειπτικό γαλαξία B2 0402+379. Μαζί, οι δύο μαύρες τρύπες έχουν συνδυασμένη μάζα 28 δισεκατομμύριο φορές μεγαλύτερη από αυτή του Ήλιου, καθιστώντας την την πιο τεράστια δυαδική μαύρη τρύπα που έχει δει ποτέ. Όχι μόνο αυτό, αλλά τα δυαδικά στοιχεία αυτού του συστήματος είναι τα πλησιέστερα σε ένα ζεύγος υπερμεγέθων μαύρων τρυπών, που τις χωρίζουν μόλις 24 έτη φωτός.

Αυτή είναι η μόνη υπερμεγέθης δυαδική μαύρη τρύπα που έχει επιλυθεί με αρκετή λεπτομέρεια για να δούμε και τα δύο αντικείμενα ξεχωριστά. Είναι ενδιαφέρον ότι, ενώ η εγγύτητα των δύο σωμάτων υποδηλώνει ότι θα πρέπει να συγκρουστούν και να συγχωνευθούν, φαίνεται να έχουν εγκλωβιστεί στον ίδιο τροχιακό χορό μεταξύ τους για περισσότερα από 3 δισεκατομμύρια χρόνια.

Σχετίζεται με: Το ζευγάρι των υπερμεγέθων μαύρων τρυπών που βρίσκεται πιο κοντά στη Γη βρίσκεται στα υπολείμματα μιας γαλαξιακής σύγκρουσης

Η ομάδα που βρήκε το δυαδικό σε δεδομένα που συνέλεξε το τηλεσκόπιο Gemini North στη Χαβάη πιστεύει ότι η τεράστια μάζα του εμποδίζει τη συγχώνευση των υπερμεγέθων μαύρων τρυπών.

«Κανονικά, φαίνεται ότι οι γαλαξίες με ελαφρύτερα ζεύγη μαύρων τρυπών έχουν αρκετά αστέρια και μάζα για να τα φέρουν κοντά γρήγορα», είπε σε μια δήλωση το μέλος της ομάδας Roger Romani, καθηγητής φυσικής στο Πανεπιστήμιο του Στάνφορντ. “Επειδή αυτό το ζευγάρι είναι τόσο βαρύ, χρειάστηκαν πολλά αστέρια και αέρια για να γίνει η δουλειά. Αλλά το δυαδικό σύστημα έχει σαρώσει τον κεντρικό γαλαξία μιας τέτοιας ύλης, αφήνοντάς τον στάσιμο.”

Το υπερμεγέθη ζεύγος μαύρων τρυπών απλά δεν είναι συμβατό…ακόμα

Το B2 0402+379 είναι ένα «απολιθωμένο σμήνος» που αντιπροσωπεύει τι συμβαίνει όταν τα αστέρια και το αέριο ενός ολόκληρου σμήνου γαλαξιών συγχωνεύονται σε έναν ενιαίο τεράστιο γαλαξία. Η τεράστια μάζα των δύο υπερμεγέθων μαύρων οπών στην καρδιά του υποδηλώνει ότι μια αλυσίδα συγχωνεύσεων μεταξύ μικρότερων μαύρων οπών τις δημιούργησε όταν πολλοί γαλαξίες στο σμήνος συναντήθηκαν και συγχωνεύτηκαν.

Οι επιστήμονες πιστεύουν ότι στην καρδιά των περισσότερων, αν όχι όλων, των γαλαξιών βρίσκεται μια υπερμεγέθης μαύρη τρύπα με μάζα ισοδύναμη με εκατομμύρια ή δισεκατομμύρια ήλιους. Κανένα αστέρι δεν μπορεί να καταρρεύσει για να δημιουργήσει τόσο μεγάλες μαύρες τρύπες, έτσι οι υπερμεγέθεις μαύρες τρύπες πιστεύεται ότι γεννιούνται μέσω αλυσίδων συγχωνεύσεων μεταξύ ολοένα και μεγαλύτερες μαύρες τρύπες.

Όταν οι γαλαξίες συγκρούονται και συγχωνεύονται, οι επιστήμονες θεωρούν ότι οι υπερμεγέθεις μαύρες τρύπες στην καρδιά τους κινούνται μαζί, σχηματίζοντας ένα δυαδικό ζεύγος. Καθώς περιφέρονται η μία γύρω από την άλλη, αυτές οι μαύρες τρύπες εκπέμπουν κυματισμούς στον χωροχρόνο που ονομάζονται βαρυτικά κύματα που μετατοπίζουν τη γωνιακή ορμή μακριά από το δυαδικό, προκαλώντας τις μαύρες τρύπες να περιφέρονται πιο κοντά η μία στην άλλη.

Με την πάροδο του χρόνου, όταν οι μαύρες τρύπες είναι αρκετά κοντά η μία στην άλλη, η βαρυτική τους έλξη θα πρέπει να κυριαρχήσει και οι μαύρες τρύπες θα συγκρουστούν και θα συγχωνευθούν όπως ακριβώς έκαναν οι μαύρες τρύπες που συγκρούστηκαν για να τις δημιουργήσουν. Το ερώτημα είναι: θα μπορούσαν μερικές υπερμεγέθεις μαύρες τρύπες να είναι τόσο μεγάλες ώστε να αποτρέψουν μια σύγκρουση;

ένα γαλακτώδες λευκό σύννεφο στο διάστημα

ένα γαλακτώδες λευκό σύννεφο στο διάστημα

Για να κατανοήσει καλύτερα αυτό το σύστημα των βαρέων βαρών της μαύρης τρύπας, η ομάδα στράφηκε σε αρχειακά δεδομένα που συλλέχθηκαν από τον φασματογράφο πολλαπλών αντικειμένων Gemini North (GSO). Αυτό τους επιτρέπει να προσδιορίζουν την ταχύτητα των αστεριών κοντά στις δύο υπερμεγέθεις μαύρες τρύπες και, με τη σειρά τους, τη συνολική μάζα αυτών των μαύρων οπών.

«Η εξαιρετική ευαισθησία του GMOS μας επέτρεψε να χαρτογραφήσουμε τις αυξανόμενες ταχύτητες των αστεριών καθώς κοιτάμε πιο κοντά στο κέντρο του γαλαξία», πρόσθεσε ο Ρομάνι. «Με αυτό μπορέσαμε να συμπεράνουμε τη συνολική μάζα των μαύρων οπών που βρίσκονται εκεί“.

Μια συγχώνευση που έχει σταματήσει

Η μάζα των δύο μαύρων τρυπών του συστήματος είναι τόσο μεγάλη που η ομάδα πιστεύει ότι θα χρειαζόταν ένας εξαιρετικά μεγάλος πληθυσμός αστεριών γύρω τους για να φέρει τις υπερμεγέθεις μαύρες τρύπες πιο κοντά. Ωστόσο, ενώ αυτό συμβαίνει, η ενέργεια που εκπλύνεται από το δυαδικό σύστημα εκτοξεύει την ύλη μακριά από τη γειτονιά του.

Αυτό έχει αφήσει το κέντρο του B2 0402+379 χωρίς αστέρια και αέρια αρκετά κοντά στο δυαδικό σύστημα ώστε να εκπλύνει ενέργεια από αυτό. Ως αποτέλεσμα, η πρόοδος αυτών των δύο υπερμεγέθων μαύρων οπών η μία προς την άλλη έχει σταματήσει καθώς πλησιάζουν στα τελικά στάδια πριν από μια συγχώνευση.

Τα αποτελέσματα της ομάδας παρέχουν σημαντικό πλαίσιο για το σχηματισμό υπερμεγέθων δυαδικών μαύρων τρυπών μετά από γαλαξιακές συγχωνεύσεις, αλλά υποστηρίζουν επίσης την ιδέα ότι η μάζα τέτοιων δυαδικών τμημάτων είναι κρίσιμη για να αποτρέψει τις μαύρες τρύπες να ακολουθήσουν το παράδειγμά τους.

Επί του παρόντος, η ομάδα δεν είναι βέβαιη εάν αυτές οι δύο υπερμεγέθεις μαύρες τρύπες σε αυτό το βαρύτερο δυαδικό αρχείο που έχει εντοπιστεί ποτέ θα ξεπεράσουν αυτή την παύση για να συγχωνευθούν τελικά ή αν θα μείνουν μόνιμα στο κενό συγχώνευσης.

«Ελπίζουμε να κάνουμε περαιτέρω έρευνες στον πυρήνα του B2 0402+379, όπου θα δούμε πόση ποσότητα αερίου υπάρχει», δήλωσε ο επικεφαλής συγγραφέας της έρευνας και φοιτητής του Στάνφορντ, Tirth Surti. «Αυτό θα μας δώσει περισσότερες πληροφορίες σχετικά με το εάν οι υπερμεγέθεις μαύρες τρύπες μπορεί τελικά να συγχωνευθούν ή αν θα παραμείνουν λανθάνουσες ως δυαδικές».

Ένας τρόπος για να σταματήσει αυτή η υπερμεγέθης αναμέτρηση είναι εάν ένας άλλος γαλαξίας συγχωνευθεί με τον B2 0402+379, κάτι που θα ρίξει πολλά περισσότερα αστέρια, αέριο και μια άλλη υπερμεγέθη μαύρη τρύπα στο μείγμα και θα διαταράξει αυτή τη λεπτή ισορροπία. Ωστόσο, το γεγονός ότι ο B2 0402+379 είναι ένας απολιθωμένος γαλαξίας που δεν έχει διαταραχθεί για δισεκατομμύρια χρόνια καθιστά αυτό το σενάριο πιθανό.

Σχετικές ιστορίες:

— Οι συγκρουόμενες μαύρες τρύπες «δαχτυλίζουν» μέσω του χωροχρόνου με βαρυτικά κύματα

— Οι συγκρουόμενες μαύρες τρύπες θα μπορούσαν να κρυφτούν υπό το φως υπερφωτεινών κβάζαρ

— 2 συγχωνευμένες υπερμεγέθεις μαύρες τρύπες εντοπίστηκαν το «κοσμικό μεσημέρι» στο πρώιμο σύμπαν

Ένα πράγμα που διασφαλίζει αυτή η έρευνα είναι πόσο χρήσιμα είναι τα αρχειακά δεδομένα από τηλεσκόπια όπως το Gemini North, το οποίο συνδυάζεται με το τηλεσκόπιο Gemini South που βρίσκεται σε ένα βουνό στις Χιλιανές Άνδεις, για να σχηματίσουν τους αστρονόμους το Διεθνές Αστεροσκοπείο Gemini.

«Το αρχείο δεδομένων που εξυπηρετεί το Διεθνές Παρατηρητήριο Gemini περιέχει ένα αναξιοποίητο χρυσωρυχείο επιστημονικών ανακαλύψεων», δήλωσε ο Μάρτιν Στιλ, διευθυντής προγράμματος του Nation Science Foundation για το Διεθνές Παρατηρητήριο Gemini. «Οι μετρήσεις μάζας αυτής της ακραίας υπερμεγέθους δυαδικής μαύρης τρύπας είναι ένα εκπληκτικό παράδειγμα της πιθανής επίδρασης της νέας έρευνας που εξερευνά αυτό το πλούσιο αρχείο».

Η έρευνα της ομάδας δημοσιεύεται στο Astrophysical Journal.

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *