Dwie czarne dziury o masie 28 miliardów mas Słońca były zasłonięte przez miliardy lat. Dlaczego?

Supermasywne czarne dziury zawierające od miliona do kilku miliardów mas Słońca wciąż skrywają wiele tajemnic. W rzeczywistości jesteśmy całkiem pewni, że są to czarne dziury, ale ostatnie słowo w tej sprawie nie zostało jeszcze powiedziane. Badanie fal grawitacyjnych w ramach misji kosmicznej LISA mogłoby nas nauczyć, że są to kule superstrun, lub odwrotnie, zweryfikować, czy rzeczywiście znajdujemy się w obecności prawdziwych czarnych dziur – być może nie w pełni opisanych w relatywistycznej teorii grawitacji.EinsteinaEinsteinaAle poprzez inną teorię względności, taką jak splątana teoria względności.

Jedną z największych tajemnic tych rzekomych czarnych dziur jest ich pochodzenie i zaproponowano kilka scenariuszy. Wśród procesów, które mogą sprawić, że wyrosną z jaśniejszych czarnych dziur, znajdujemy model zimnych prądów napędzających rozwój galaktyk i gigantycznych czarnych dziur zawartych w materii, a także model łączenia się dwóch GalaktykiGalaktyki Zawiera już czarne dziury.

Naiwnością jest twierdzenie, że nic nie mogłoby zmusić dwóch czarnych dziur do połączenia się i ostatecznie zderzenia, a nawet więcej. gwiazdygwiazdy the GazGaz Obie galaktyki łączą się. Ale Nagroda Nobla za fizycznyfizyczny Subramanian ChandrasekharSubramanian Chandrasekhar Rok 1943 pokazał, że istnieje zjawisko tzw tarcietarcie Dynamiczny, a nawet Tarcie ChandrasekharaKtóre sformułował matematycznie wraz z geniuszem von Neumannem.

https://www.youtube.com/watch?v=NHhFBxTh5OK
Jean-Pierre Lumenier, dyrektor ds. badań w Centre National de la Recherche Scientifique i Françoise Combs, profesor w Collège de France, rozmawiają z nami o czarnych dziurach. © Fundacja Hugota Collège de France

„Ostateczny problem parseków”

Po zastosowaniu do gigantycznej czarnej dziury jest to przejaw wymianyenergiaenergia I na podstawie Ilość ruchówIlość ruchów Pod wpływem pola grawitacyjnego gwiazd i chmurychmury O gazie w galaktyce, w której porusza się taka czarna dziura. Następnie istnieje odpowiednik siły tarcia, która spowalnia czarną dziurę i powoduje jej „naprężenie” w kierunku jądra galaktyki.

Oczywiście zjawisko to miałoby miejsce w przypadku supermasywnych czarnych dziur w dwóch galaktykach, które właśnie się połączyły. Ale w końcu napotykamy problem – który jeszcze nie wiemy jak dobrze rozwiązać – który nazywa się problemem ParsekParsek ostatni”.

Zasadniczo, gdy osadzają się ku sobie, w odpowiedzi na hamowanie, otaczająca materia w pobliżu dwóch kosmicznych potworów zostanie odepchnięta od siebie, a siła hamowania ustanie, dzięki czemu obaj będą mogli gwiazdygwiazdy Kontrakty nie będą mogły zostać zrealizowane, dopóki tam będą Obraca się po orbicieObraca się po orbicie Jeden wokół drugiego. Do'emisjaemisja DoFale grawitacyjneFale grawitacyjne Przez ten system dwóch rzeczy – oddzielonych kilkoma Rok świetlnyRok świetlny W każdym razie byłyby tak słabe i łączyłyby się tak wolno, że nie moglibyśmy w ten sposób przewidzieć, że największe obserwowane przez nas supermasywne czarne dziury są produktem około dziesięciu miliardów lat łączenia się mniejszych supermasywnych czarnych dziur. Aby utrata energii na skutek fal grawitacyjnych była znacząca, odległość między dwiema czarnymi dziurami musi wynosić co najmniej 0,01 parseka.

Tak naprawdę, nawet jeśli wierzymy w scenariusz połączenia dwóch supermasywnych czarnych dziur, nigdy nie zaobserwowaliśmy żadnej z nich – w przeciwieństwie do supermasywnych czarnych dziur DwoistośćDwoistość. Próbujemy zatem zrozumieć, dlaczego – choć z jednej strony pożądane – takie wydarzenie wydaje się w skali światowej wysoce nieprawdopodobneistnienieistnienie – Do tego stopnia, że ​​kwestia, czy takie wydarzenie w ogóle jest możliwe, jest przedmiotem dyskusji wśród ludzi Naukowcy astronomiiNaukowcy astronomii Jak wyjaśniono w komunikacie prasowym NOIRLab (Krajowe Laboratorium Badawcze Astronomii Optycznej i Podczerwonej), amerykański ośrodek badawczy zajmujący się astronomią widzialną i widzialną PodczerwieńPodczerwień.

Becky Smethurst, astrofizyk z Uniwersytetu Oksfordzkiego (Christ Church), szczegółowo wyjaśnia problem ostatecznej astronomii. Aby uzyskać dość dokładne tłumaczenie na język francuski, kliknij biały prostokąt w prawym dolnym rogu. Tłumaczenie na język angielski powinno pojawić się obok. Następnie kliknij nakrętkę po prawej stronie prostokąta, następnie „Tłumaczenia”, a na koniec „Tłumacz automatycznie”. Wybierz „francuski”. © Becky Smethurst

Podwójna czarna dziura dla wszystkich rekordów

Ten sam komunikat prasowy odnosi się do postu w Dziennik astrofizyczny Z artykułu, który można znaleźć w otwartym dostępie pod adresem arXiv I kto przynosi nowe elementy do dyskusji. Przywodzi ich determinacja, aby to zrobić Środki ruchuŚrodki ruchu Otaczające gwiazdy pochodzą z masy masywnej podwójnej czarnej dziury znajdującej się w A Galaktyka eliptycznaGalaktyka eliptyczna Gigant o nazwie 0402.+379, położony około 750 milionów lat świetlnych od Ziemi. droga Mlecznadroga Mleczna. Było to już wcześniej badane w dziedzinie radia Ale archiwalne dane w podczerwieni z SpektrometrSpektrometr Obiekt wielokrotny Bliźnięta (GMOS) teleskopteleskop Gemini North umożliwiło już ustalenie PrędkośćPrędkość Gwiazdy w pobliżu czarnych dziur. W przypadku badanej olbrzymiej czarnej dziury w Drodze Mlecznej ruchy otaczających ją gwiazd pozwoliły także zespołowi laureatów Nagrody Nobla w dziedzinie fizyki, Andrei Ghesa i Reinharda Genzela, na określenie jej masy.

W przypadku 0402.+379 uzyskana masa jest rekordem dla tego typu masy System binarnySystem binarny O wartości 28 miliardów mas Słońca. Jest to także jedyna supermasywna podwójna czarna dziura, jaką kiedykolwiek udało się rozróżnić na tyle szczegółowo, aby móc zobaczyć oba obiekty oddzielnie, przy czym mniejszy z dwóch zarejestrowanych obiektów SeparacjaSeparacja Nigdy nie została zmierzona bezpośrednio — zaledwie 24 lata świetlne (7,3 parseków), jak zawsze podaje komunikat prasowy NOIRLab.

Françoise Coombes, profesor w College de France, opowiedziała nam o supermasywnych czarnych dziurach. © École Normale Supérieure, PSL

Po dokładnym zbadaniu tego układu staje się jasne, że dwie czarne dziury wydają się utknąć na swojej orbicie OrbitalnyOrbitalny Około 30 tysięcy lat do ponad trzech miliardów lat. Jak AstrofizycyAstrofizycyWszystkie zebrane i przeanalizowane dane potwierdzają teorię, że masa podwójnej supermasywnej czarnej dziury w rzeczywistości odgrywa główną rolę w zapobieganiu potencjalnemu połączeniu. Lżejsze byłyby mniej podatne na efekt blokowania, ponieważ w jakiś sposób mniej oczyściły się wokół siebie w wyniku efektu tarcia dynamicznego, więc końcowy problem parseków byłby dla nich mniej ważny. Wystarczy wystarczająco duża ilość gwiazd i gazu w „pustym” sąsiedztwie jądra galaktyk, aby czarne dziury reaktywowały efekt znacznego tarcia dynamicznego.

Inna proponowana teoria rozwiązania ostatniego problemu parseków polega na zakłócaniu nowego łączenia galaktyk z trzema supermasywnymi czarnymi dziurami, co ostatecznie dałoby orbity na tyle niestabilne, że trzy obiekty mogły zbliżyć się wystarczająco blisko, oraz straty spowodowane emisją fal grawitacyjnych uczyniłoby ich los nieuniknionym, czyli kolizję, jak już wspomniano Gwiezdne czarne dziuryGwiezdne czarne dziury Detektory klocki Legoklocki Lego I PannaPanna.

Wykryliśmy już przypadek supermasywnych potrójnych czarnych dziur, które są zatem bliskie łączenia się.