Zespół astronomów zmierzył najcięższą parę supermasywnych czarnych dziur, jakie kiedykolwiek wykryto. Pomiary pochodzą z danych archiwalnych zebranych z teleskopu Gemini North należącego do NOIRLab w Manunakea na Hawajach.
Supermasywne czarne dziury pobudzają wyobraźnię astronomów i naukowców od chwili ich pierwszego odkrycia. Być może bardziej intrygujące jest jednak postulowane zjawisko, którego dotychczas nie zaobserwowano – łączenie się dwóch supermasywnych czarnych dziur. Niedawno opublikowano artykuł w Dziennik astrofizyczny może udzielić odpowiedzi na pytanie, dlaczego tak się dzieje.
Advertisement
Zespół wykorzystał dane z teleskopu Gemini North na Hawajach obsługiwanego przez NOIRLab w celu przeanalizowania układu podwójnego supermasywnej czarnej dziury w galaktyce eliptycznej B2 04022+379. Według Narodowego Laboratorium Badań nad Astronomią Optyczną w Podczerwieni (NSF) jest to jedyna para układów podwójnych, jaką kiedykolwiek udało się rozdzielić na tyle szczegółowo, aby móc osobno zobaczyć obie supermasywne czarne dziury. Para podwójna jest także rekordzistą pod względem najmniejszej odległości między nimi, jaką kiedykolwiek zmierzono bezpośrednio, wynoszącej 24 lata świetlne. Chociaż fakt, że te dwa mamuty są tak blisko siebie, powinien wskazywać, że w końcu się połączą, dalsze badania wykazały, że pozostawały w tej odległości od ponad trzech miliardów lat.
Aby spojrzeć na wielkość ogromnej masy układu podwójnego, szacuje się, że są one o 28 miliardów większe od Słońca, co czyni je największymi podwójnymi czarnymi dziurami, jakie kiedykolwiek zmierzono. Pomiar uwiarygadnia długoletnią teorię, że masa supermasywnej podwójnej czarnej dziury odgrywa integralną rolę w powodowaniu zatrzymania pary przed połączeniem.
„Archiwum danych obsługujące Międzynarodowe Obserwatorium Gemini to kopalnia złota niewykorzystanych odkryć naukowych” – zauważył Martin Still, dyrektor programowy NSF w Międzynarodowym Obserwatorium Gemini. „Pomiary masy tej ekstremalnie supermasywnej podwójnej czarnej dziury są inspirującym przykładem potencjalnego wpływu nowych badań eksplorujących to bogate archiwum”.
Nowe spostrzeżenia doprowadziły zespół do wniosku, że wymagałaby „wyjątkowo” dużej liczby gwiazd, aby spowolnić orbitę układu podwójnego na tyle, aby zbliżyć je tak blisko, jak obecnie. W trakcie tego procesu para supermasywnych czarnych dziur najwyraźniej „wyrzuciła prawie całą materię w swoim sąsiedztwie”, pozostawiając jądro galaktyki pozbawione gwiazd i gazu. To prowadzi grupę astronomów do przekonania, że nie ma już dostępnego materiału, który mógłby jeszcze bardziej spowolnić orbitę pary, wstrzymując w ten sposób końcową fazę łączenia się.
Advertisement
„Zazwyczaj wydaje się, że galaktyki z jaśniejszymi parami czarnych dziur mają wystarczającą ilość gwiazd i masy, aby szybko je ze sobą połączyć” – wyjaśnia Roger Romani, profesor fizyki na Uniwersytecie Stanforda i współautor artykułu. „Ponieważ ta para jest tak ciężka, do wykonania swojego zadania potrzeba dużo gwiazd i gazu. Jednak układ podwójny przeszukał galaktykę centralną z takiej materii, pozostawiając ją zablokowaną i dostępną dla naszych badań.”
Zespół nie jest jeszcze pewien, czy tak się stanie para supermasywnych czarnych dziur przezwyciężą stagnację i ostatecznie połączą się w skali czasu obejmującej miliony lat, lub jeśli będą kontynuować swoje niebiańskie tango na zawsze. Jeśli pary rzeczywiście się połączą, NOIRLab twierdzi, że powstałe fale grawitacyjne będą sto razy silniejsze niż te wytwarzane w wyniku łączenia się czarnych dziur o masach gwiazdowych. Możliwe jest również, że obie zdołają przezwyciężyć impas, jeśli inna galaktyka się połączy, dając dynamicznemu duetowi dodatkowy materiał potrzebny do ostatecznego połączenia się.