Astronómovia už celé desaťročia vedeli, že Supermassive Black Holes (SMBHs) sídli v centre najmasívnejších galaxií. Tieto čierne diery, ktoré siahajú od stoviek tisícov po miliardy slnečných hmôt, majú silný vplyv na okolitú hmotu a sú považované za príčinu aktívnych galaktických jadier (AGN). Pokiaľ o nich astronómovia vedeli, snažili sa pochopiť, ako sa SMBH formujú a vyvíjajú.
V dvoch nedávno uverejnených štúdiách dva medzinárodné tímy vedcov informujú o objave piatich novoobjavených párov čiernych dier v centrách vzdialených galaxií. Tento objav by mohol pomôcť astronómom vrhnúť nové svetlo na to, ako sa SMBH formujú a rastú v priebehu času, nehovoriac o tom, ako fúzie čiernych dier produkujú najsilnejšie gravitačné vlny vo vesmíre.
Prví štyria kandidáti na duálne čierne diery boli uvedení v štúdii s názvom „Pochované AGN v pokročilých fúziách: Výber infračerveného žiarenia ako duálny vyhľadávač AGN“, ktorý viedol Shobita Satyapal, profesorka astrofyziky na univerzite Georgea Masona. Táto štúdia bola prijatá na uverejnenie v The Astrofyzical Journal a nedávno sa objavil online.
Druhú štúdiu, v ktorej sa uvádza piaty kandidát na duálnu čiernu dieru, viedla Sarah Ellison - profesorka astrofyziky na University of Victoria. Nedávno bolo uverejnené v Mesačné oznámenia Kráľovskej astronomickej spoločnosti pod názvom „Objav duálneho aktívneho galaktického jadra so separáciou ~ 8 kpc“. Objav týchto piatich párov čiernych dier bol veľmi náhodný, keďže páry sú veľmi zriedkavým nálezom.
Ako vysvetlil Shobita Satyapal v tlačovom vyhlásení spoločnosti Chandra:
„Astronómovia nachádzajú jediné superhmotné čierne diery po celom vesmíre. Aj keď sme predpokladali, že pri interakcii rastú rýchlo, je ťažké nájsť rastúce duálne superhmotné čierne diery.“
Páry čiernych dier boli objavené kombináciou údajov z množstva rôznych pozemných a vesmírnych prístrojov. Patria sem optické údaje zo Sloan Digital Sky Survey (SDSS) a pozemný veľký binokulárny ďalekohľad (LBT) v Arizone, údaje z blízkej infračervenej oblasti z prieskumníka Wide-Field Infrared Survey Explorer (WISE) a röntgenové údaje z NASA Chandra. Röntgenové observatórium.
Kvôli štúdiám sa Satyapal, Ellison a ich príslušné tímy snažili odhaliť duálne AGN, o ktorých sa predpokladá, že sú dôsledkom galaktických fúzií. Začali konzultovaním optických údajov z SDSS, aby identifikovali galaxie, ktoré sa zdajú byť v procese zlučovania. Údaje z prieskumu WISE pre všetky oblohy sa potom použili na identifikáciu tých galaxií, ktoré vykazovali najsilnejšie AGN.
Potom nahliadli do údajov z Chandra Advanced CCD Imaging Spectrometer (ACIS) a LBT, aby identifikovali sedem galaxií, ktoré sa zdali byť v pokročilom štádiu zlúčenia. Štúdia vedená Ellisonom sa pri zisťovaní jedného z nových párov čiernych dier opierala aj o optické údaje poskytnuté prieskumom Mapping Near Galaxies at Apache Point Observatory (MaNGA).
Z kombinovaných údajov zistili, že päť zo siedmich zlúčených galaxií hostilo možné duálne AGN, ktoré boli oddelené menej ako 10 kiloparsec (viac ako 30 000 svetelných rokov). Dôkazom toho boli infračervené údaje poskytnuté spoločnosťou WISE, čo bolo v súlade s tým, čo predpovedá rýchlo rastúce supermasívne čierne diery.
Okrem toho údaje z Chandry ukázali úzko oddelené páry röntgenových zdrojov, čo je tiež konzistentné s čiernymi dierami, na ktoré sa pomaly nahromadila hmota. Tieto infračervené a röntgenové údaje tiež naznačujú, že supermasívne čierne diery sú pochované vo veľkom množstve prachu a plynu. Ako Ellison uviedol, tieto zistenia boli výsledkom starostlivej práce, ktorá spočívala v triedení prostredníctvom viacerých vlnových dĺžok údajov:
„Naša práca ukazuje, že kombinácia infračerveného výberu a RTG sledovania je veľmi efektívny spôsob, ako nájsť tieto páry čiernych dier. Röntgenové lúče a infračervené žiarenie sú schopné preniknúť do zakrývajúcich sa mrakov plynu a prachu obklopujúcich tieto páry čiernych dier a na ich oddelenie je potrebné ostré videnie Chandry. ““
Pred touto štúdiou bolo na základe rôntgenových štúdií potvrdených menej ako desať párov rastúcich čiernych dier, ktoré boli väčšinou náhodné. Táto najnovšia práca, ktorá zistila päť párov čiernych dier pomocou kombinovaných údajov, bola preto šťastná a významná. Okrem posilnenia hypotézy, že z zlúčenia menších čiernych dier vznikajú supermasívne čierne diery, majú tieto štúdie vážne dôsledky aj pre výskum gravitačných vĺn.
"Je dôležité pochopiť, aké bežné sú supermasívne páry čiernych dier, aby sme pomohli predpovedať signály pre observatóriá gravitačných vĺn," uviedol Satyapa. „Keďže experimenty už prebiehajú a budúce prichádzajú online, je to vzrušujúci čas na výskum zlúčenia čiernych dier. Sme v ranom štádiu novej éry skúmania vesmíru. “
Od roku 2016 boli pomocou prístrojov ako Gravitačné vlnové observatórium laserových interferónov (LIGO) a observatórium VIRGO zistené celkom štyri prípady gravitačných vĺn. Tieto detekcie však boli výsledkom fúzií čiernych dier, kde boli všetky čierne diery menšie a menej masívne - medzi ôsmimi a 36 slnečnými hmotami.
Supermassive Black Holes, na druhej strane, sú omnoho masívnejšie a pravdepodobne prinesú oveľa väčší gravitačný vlnový podpis, keď sa budú priblížiť. A o pár stoviek miliónov rokov, keď sa tieto páry nakoniec zlúčia, bude výsledná energia vyrobená hmotou premieňaná na gravitačné vlny neuveriteľná.
V súčasnosti detektory, ako sú LIGO a Panna, nedokážu zistiť gravitačné vlny vytvorené pármi Supermassive Black Hole. Túto prácu vykonávajú polia ako Severoamerické observatórium nanohertzov pre gravitačné vlny (NANOGrav), ktoré sa pri meraní vplyvu gravitačných vĺn na časopriestor spolieha na vysoko presné milisekundy.
Očakáva sa, že pri hľadaní pomôže aj navrhovaná laserová interferometrická kozmická anténa (LISA), ktorá bude prvým vyhradeným detektorom gravitačnej vlny založenom na vesmíre. Medzitým výskum gravitačných vĺn nesmierne ťažil zo spolupráce, ako je úsilie, ktoré existuje medzi Advanced LIGO a Advanced Virgo.
V budúcnosti vedci tiež predpokladajú, že budú môcť študovať interiéry supernov prostredníctvom výskumu gravitačných vĺn. Pravdepodobne to odhalí veľa o mechanizmoch vytvárania čiernych dier. Medzi všetkými týmito prebiehajúcimi snahami a budúcim vývojom môžeme očakávať, že „budeme počuť“ oveľa viac vesmíru a najmocnejších síl, ktoré v ňom pracujú.
Nezabudnite sa pozrieť na túto animáciu, ktorá ukazuje, ako bude vyzerať prípadné zlúčenie dvoch z týchto párov čiernych dier, so súhlasom röntgenového observatória Chandra:
