Źródło zdjęcia: Hubble
Kiedy czarne dziury zderzą się, uważaj! Powstaje ogromny wybuch promieniowania grawitacyjnego, gdy gwałtownie łączą się w jedną wielką czarną dziurę. Kopnięcie? podczas zderzenia czarna dziura może wybić się z galaktyki.
Nowe badanie opisuje konsekwencje takiego międzygalaktycznego zderzenia.
Astrofizyk David Merritt, profesor w Rochester Institute of Technology oraz współautorzy Milos Milosavljevic (Caltech), Marc Favata (Cornell University), Scott Hughes (Massachusetts Institute of Technology) i Daniel Holz (University of Chicago) badają konsekwencje wywołanych kopnięć przez fale grawitacyjne w artykule „Konsekwencje odrzutu promieniowania grawitacyjnego”? niedawno przesłane do Astrophysical Journal i opublikowane online na stronie http://arXiv.org/abs/astro-ph/0402057.
Uważa się, że praktycznie wszystkie galaktyki zawierają supermasywne czarne dziury w swoich centrach. Zgodnie z obecną teorią galaktyki rosną poprzez fuzje z innymi galaktykami. Kiedy dwie galaktyki łączą się, ich centralne czarne dziury tworzą układ podwójny i obracają się wokół siebie, ostatecznie łącząc się w jedną czarną dziurę. Koalescencja jest napędzana emisją promieniowania grawitacyjnego, jak przewiduje teoria względności Einsteina.
Merritt i jego koledzy ustalili, jak szybko musi się poruszać czarna dziura, aby całkowicie uciec przed polem grawitacyjnym galaktyki. Odkryli, że większe i jaśniejsze galaktyki mają silniejsze pola grawitacyjne i wymagałyby większego kopnięcia w celu wyrzucenia czarnej dziury niż mniejsze układy. Podobnie, mniej silne uderzenia mogą wyrzucić czarną dziurę z jej domu w centrum galaktyki, ale później powrócą na swoje miejsce.
Kopnięcia podważają również teorie, które wyrosłyby na supermasywne czarne dziury z hierarchicznych połączeń mniejszych czarnych dziur, poczynając od wczesnego wszechświata. „Powodem jest to, że galaktyki były dawno mniejsze, a kopnięcia z łatwością usunęłyby z nich czarne dziury”. Mówi Merritt.
Według Merritta i jego współautorów bardziej prawdopodobne jest, że supermasywne czarne dziury osiągnęły większość swojej masy poprzez akrecję gazu i że fuzje z innymi czarnymi dziurami miały miejsce dopiero po osiągnięciu przez galaktyki mniej więcej ich obecnych rozmiarów.
„Wiemy, że supermasywne czarne dziury istnieją w centrach gigantycznych galaktyk, takich jak nasza Droga Mleczna,” mówi Merritt. Ale, o ile wiemy, mniejsze układy gwiezdne nie mają żadnych czarnych dziur. Być może kiedyś to robili, ale zostali wyrzuceni.
Kopnięcie - konsekwencja równań względności Einsteina - występuje, ponieważ fale grawitacyjne emitowane podczas ostatniego zanurzenia są anizotropowe, powodując odrzut. Efekt jest zmaksymalizowany, gdy jedna czarna dziura jest znacznie większa od drugiej.
Podczas gdy astrofizycy są świadomi tego zjawiska od lat 60. XX wieku, do tej pory nikt nie miał narzędzi analitycznych niezbędnych do dokładnego obliczenia wielkości efektu. Pierwsze dokładne obliczenie wielkości kopnięć zostało opublikowane w dokumencie towarzyszącym przez Favata, Hughesa i Holza, który również pojawia się w Internecie na stronie http://arXiv.org.
Merritt zauważa, że nie ma wyraźnych dowodów obserwacyjnych, że kopnięcia miały miejsce. Twierdzi, że najlepszą szansą na znalezienie bezpośrednich dowodów byłoby zlokalizowanie czarnej dziury wkrótce po kopnięciu, być może w galaktyce, która niedawno uległa fuzji z inną galaktyką.
„Zobaczysz niecentralną czarną dziurę, która jeszcze nie dotarła jeszcze do centrum”. on mówi. „Chociaż prawdopodobieństwo zaobserwowania tego jest niskie, teraz, gdy astronomowie wiedzą, czego szukać, nie zdziwiłbym się, gdyby ktoś w końcu je znalazł.”
Oryginalne źródło: RIT News Release
