Teoretycznie sparowane czarne dziury są powszechne, ale uniknęły wykrycia - do tej pory.
Astronomowie Todd Boroson i Tod Lauer z National Optical Astronomy Observatory (NOAO) w Tucson w Arizonie odkryli coś, co wygląda jak dwie ogromne czarne dziury krążące wokół siebie w centrum jednej galaktyki. Ich odkrycie pojawia się w numerze z tego tygodniaNatura.
Astronomowie od dawna podejrzewają, że większość dużych galaktyk kryje w sobie czarne dziury i że większość galaktyk uległa pewnym połączeniom w ciągu swojego życia. Ale chociaż systemy podwójnych czarnych dziur powinny być powszechne, okazało się, że trudno je znaleźć. Boroson i Lauer uważają, że znaleźli galaktykę zawierającą dwie czarne dziury, które krążą wokół siebie co około 100 lat. Wydaje się, że dzieli ich zaledwie 1/10 sekundy, jedna dziesiąta odległości od Ziemi do najbliższej gwiazdy.
Po powstaniu galaktyki jest prawdopodobne, że w jej centrum może również powstać masywna czarna dziura. Ponieważ wiele galaktyk znajduje się w gromadzie galaktyk, poszczególne galaktyki mogą kolidować ze sobą, krążąc po orbitach w gromadzie. Tajemnicą jest to, co dzieje się z tymi centralnymi czarnymi dziurami, gdy galaktyki zderzają się i ostatecznie łączą ze sobą. Teoria przewiduje, że będą się krążyć wokół siebie i ostatecznie połączą się w jeszcze większą czarną dziurę.
„Wcześniejsze prace zidentyfikowały potencjalne przykłady czarnych dziur na drodze do scalenia, ale przypadek przedstawiony przez Borosona i Lauera jest wyjątkowy, ponieważ połączenie jest ściślejsze, a dowody znacznie silniejsze”, napisał Jon Miller, astronom z Uniwersytetu Michigan, w towarzyszący artykuł wstępny.
Materiał wpadający do czarnej dziury emituje światło w wąskich rejonach fal, tworząc linie emisji, które można zobaczyć, gdy światło jest rozproszone w widmie. Linie emisyjne niosą informację o prędkości i kierunku czarnej dziury oraz spadającym do niej materiale. Jeśli obecne są dwie czarne dziury, krążą wokół siebie przed połączeniem i mają charakterystyczną podwójną sygnaturę na swoich liniach emisji. Ten podpis został znaleziony.
Mniejsza czarna dziura ma masę 20 milionów razy większą niż Słońce; większy jest 50 razy większy, co określa prędkość orbit.
Boroson i Lauer wykorzystali dane z Sloan Digital Sky Survey, 2,5-metrowego teleskopu o średnicy 2,5 metra (8 stóp) w Apache Point w południowym Nowym Meksyku, w poszukiwaniu tego charakterystycznego znaku podwójnej czarnej dziury wśród 17 500 kwazarów.
Kwazary są najbardziej świecącymi wersjami ogólnej klasy obiektów znanych jako aktywne galaktyki, które mogą być sto razy jaśniejsze niż nasza galaktyka Drogi Mlecznej i zasilane przez narastanie materiału w supermasywne czarne dziury w ich jądrach. Astronomowie znaleźli ponad 100 000 kwazarów.
Boroson i Lauer musieli wyeliminować możliwość, że widzieli dwie galaktyki, każda z własną czarną dziurą, nałożoną na siebie. Aby spróbować wyeliminować tę możliwość superpozycji, ustalili, że kwazary znajdują się w tej samej odległości wyznaczonej przez przesunięcie ku czerwieni i że istnieje sygnatura tylko jednej galaktyki gospodarza.
„Podwójny zestaw szerokich linii emisji jest dość rozstrzygającym dowodem na dwie czarne dziury”, powiedział Boroson. „Gdyby w rzeczywistości było to przypadkowe superpozycja, jeden z obiektów musiałby być dość osobliwy. Jedną fajną rzeczą w tym systemie podwójnych czarnych dziur jest to, że przewidujemy, że zobaczymy zauważalne zmiany prędkości w ciągu najwyżej kilku lat. Możemy przetestować nasze wyjaśnienie, że układ podwójnych czarnych dziur jest osadzony w galaktyce, która sama w sobie jest wynikiem połączenia dwóch mniejszych galaktyk, z których każda zawiera jedną z dwóch czarnych dziur. ”
OŁÓW ZDJĘCIE (więcej): koncepcja binarnego supermasywnego systemu czarnej dziury autorstwa artysty. Każda czarna dziura jest otoczona przez dysk z materiału stopniowo spiralnie przechwytującego się w jej uścisku, uwalniając promieniowanie z promieni rentgenowskich do fal radiowych. Dwie czarne dziury wykonują orbitę wokół ich środka masy co 100 lat, podróżując z prędkością względną 6000 kilometrów (3728 mil) na sekundę. (Credit P. Marenfeld, NOAO)
Źródło: NOAO
