20:32 2024-02-29 science - citeste alte articole pe aceeasi tema
Comentarii Adauga Comentariu

_ Astronomii măsoară cea mai grea pereche de găuri negre găsită vreodată

_ Astronomii măsoară cea mai grea pereche de găuri negre găsit vreodată

Folosind datele de arhivă de la telescopul Gemini North, o echipă de astronomi a măsurat cea mai grea pereche de găuri negre supermasive găsite vreodată. Fuziunea a două găuri negre supermasive este un fenomen care a fost prezis de mult timp, deși nu a fost niciodată observat. Această pereche masivă oferă indicii de ce un astfel de eveniment pare atât de puțin probabil în univers.

Aproape fiecare galaxie masivă găzduiește o gaură neagră supermasivă în centrul ei. Când două galaxii se îmbină, găurile lor negre pot forma o pereche binară, ceea ce înseamnă că sunt pe o orbită legată una cu cealaltă. Se presupune că aceste binare sunt destinate să fuzioneze în cele din urmă, dar acest lucru nu a fost observat niciodată. Întrebarea dacă un astfel de eveniment este posibil a fost un subiect de discuție între astronomi timp de decenii.

Într-o lucrare publicată recent în The Astrophysical Journal, o echipă de astronomi a prezentat o nouă perspectivă asupra acestei întrebări.

Echipa a folosit date de la telescopul Gemini North din Hawai'i, jumătate din Observatorul Internațional Gemeni operat de NOIRLab al NSF, pentru a analiza o gaură neagră binară supermasivă situată în galaxia eliptică B2 0402+379. Acesta este singurul binar de gaură neagră supermasivă rezolvat vreodată cu suficient de detaliu pentru a vedea ambele obiecte separat și deține recordul pentru cea mai mică separare măsurată vreodată direct - doar 24 de ani lumină. În timp ce această separare strânsă prevestește o fuziune puternică, un studiu suplimentar a relevat că perechea a fost blocată la această distanță de peste trei miliarde de ani, ridicând întrebarea: Care este obstacolul?

Pentru a înțelege mai bine dinamica acestui sistem și fuziunea sa oprită, echipa s-a uitat la datele de arhivă de la Gemini Multi-Object Spectrograph (GMOS), care le-a permis să determine viteza stelelor din vecinătatea găurilor negre.

„The Sensibilitatea excelentă a GMOS ne-a permis să cartografiem vitezele în creștere ale stelelor pe măsură ce ne uităm mai aproape de centrul galaxiei”, a spus Roger Romani, profesor de fizică la Universitatea Stanford și coautor al lucrării. „Cu asta, am putut deduce masa totală a găurilor negre care se află acolo.”

Echipa estimează că masa binară este de 28 de miliarde de ori mai mare decât cea a soarelui, calificând perechea drept cea mai grea gaură neagră binară măsurată vreodată. Această măsurătoare nu numai că oferă un context valoros formării sistemului binar și istoriei galaxiei sale gazdă, dar susține teoria de lungă durată conform căreia masa unei găuri negre binare supermasive joacă un rol cheie în blocarea unei potențiale fuziuni.

„Arhiva de date care deservește Observatorul Internațional Gemeni deține o mină de aur de descoperire științifică neexploatată”, spune Martin Still, director de program NSF pentru Observatorul Internațional Gemeni. „Măsurătorile în masă pentru această gaură neagră binară extremă supermasivă sunt un exemplu uluitor al impactului potențial al noilor cercetări care explorează acea arhivă bogată.”

Înțelegerea modului în care s-a format acest binar poate ajuta la prezicerea dacă și când va fi. îmbinare — și o mână de indicii indică perechea care se formează prin fuziuni multiple de galaxii. Primul este că B2 0402+379 este un „cluster fosil”, ceea ce înseamnă că este rezultatul unui întreg cluster de galaxii de stele și gaze fuzionarea într-o singură galaxie masivă. În plus, prezența a două găuri negre supermasive, cuplate cu masa lor mare combinată, sugerează că acestea au rezultat din amalgamarea mai multor găuri negre mai mici din mai multe galaxii.

În urma unei fuziuni galactice, găurile negre supermasive nu se ciocnesc frontal. În schimb, încep să treacă unul pe lângă celălalt pe măsură ce se instalează pe o orbită legată. Cu fiecare trecere pe care o fac, energia este transferată de la găurile negre către stelele din jur. Pe măsură ce pierd energie, perechea este târâtă în jos din ce în ce mai aproape, până când sunt la doar ani lumină distanță, unde radiația gravitațională preia controlul și se contopesc. Acest proces a fost observat direct în perechi de găuri negre cu masă stelară — primul caz înregistrat vreodată fiind în 2015 prin detectarea undelor gravitaționale — dar niciodată într-un binar al varietății supermasive.

Cu noi cunoștințe. din masa extrem de mare a sistemului, echipa a concluzionat că ar fi fost nevoie de un număr excepțional de mare de stele pentru a încetini orbita binarei suficient pentru a le apropia atât de mult. În acest proces, găurile negre par să fi aruncat aproape toată materia din vecinătatea lor, lăsând nucleul galaxiei înfometat de stele și gaze. Fără lipsă de material disponibil pentru a încetini și mai mult orbita perechii, fuziunea lor s-a blocat în etapele sale finale.

„În mod normal, se pare că galaxiile cu perechi de găuri negre mai ușoare au suficiente stele și masă pentru a le uni rapid pe cele două. ”, a spus Romani. „Din moment ce această pereche este atât de grea încât au nevoie de o mulțime de stele și gaz pentru a face treaba. Dar binarul a cercetat galaxia centrală a unei astfel de materie, lăsând-o blocată și accesibilă studiului nostru.”

Dacă perechea își va depăși stagnarea și, în cele din urmă, va fuziona pe perioade de timp de milioane de ani, sau va continua în limbo-ul orbital pentru totdeauna, este încă de stabilit. Dacă se unesc, undele gravitaționale rezultate ar fi de o sută de milioane de ori mai puternice decât cele produse de fuziunea găurilor negre cu masă stelară.

Este posibil ca perechea să cucerească acea distanță finală printr-o altă fuziune a galaxiilor, care ar injecta sistemul cu material suplimentar, sau eventual o a treia gaură neagră, pentru a încetini orbita perechii suficient pentru a fuziona. Cu toate acestea, având în vedere statutul de grup fosil al B2 0402+379, o altă fuziune galactică este puțin probabilă.

„Așteptăm cu nerăbdare investigațiile ulterioare ale nucleului B2 0402+379, unde vom analiza cum este prezent mult gaz”, spune Tirth Surti, student la Stanford și autorul principal al lucrării. „Acest lucru ar trebui să ne ofere mai multe informații dacă găurile negre supermasive se pot fuziona în cele din urmă sau dacă vor rămâne blocate ca binare.”

(Fluierul)

Inapoi