5 нови двойки сливащи се супермасивни черни дупки

Миналата седмица научихме, че Нобеловата награда за физика за 2017 г. отиде на Райнер Вайс, Бари Бариш и Кип Торн за техния фундаментален принос към детектора LIGO и неговото революционно наблюдение на неуловимите гравитационни вълни. Учените от LIGO, а впоследствие и тези, които използват интерферометъра Дева, сега откриват гравитационни вълни - пулсации в тъканта на космическото време - от сравнително малки сливащи се черни дупки, между около осем и 36 пъти по-големи от масата на слънцето. Междувременно, също миналата седмица, астрономите обявиха неравномерна реколта от сливане на свръхмасивни черни дупки - всяка съдържаща милиони пъти по-голяма от масата на слънцето - в центровете на галактиките. Изявление от рентгеновата обсерватория Чандра гласи:

Това откритие би могло да помогне на астрономите да разберат по-добре как растат гигантски черни дупки и как могат да произвеждат най-силните сигнали за гравитационна вълна във Вселената.

Вярва се, че тези двойки от черни дупки са се образували, когато две галактики се сблъскват и сливат една с друга, принуждавайки техните супермасивни черни дупки да се затварят една до друга.

Моделите прогнозират двойни свръхмасивни черни дупки, но по-малко от 10 потвърдени двойки растящи черни дупки бяха известни от рентгенови изследвания и те бяха открити най-вече случайно. За да извърши систематично търсене, екипът трябваше да пресее данни от телескопи, които откриват различни дължини на вълната на светлината.

Шобита Сатьяпал от Университета Джордж Мейсън от Феърфакс, Вирджиния, ръководи един от двата документа, описващи тези резултати. Нейният екип докладва за четирима кандидати за двойни черни дупки в документ, който е приет за публикуване в рецензирания Astrophysical Journal . Тя коментира:

Астрономите откриват единични свръхмасивни черни дупки из цялата вселена. Но въпреки че прогнозирахме, че те бързо растат, когато си взаимодействат, нарастващите двойни свръхмасивни черни дупки бяха трудни за намиране.

За да намерят свръхмасивните двойки от черни дупки, астрономите започнаха с оптични данни от Sloan Digital Sky Survey (SDSS), търсейки малки галактики, които изглежда се сливат. Те се фокусираха особено върху обекти, при които разделението между центровете на двете галактики в данните на SDSS изглеждаше изключително малко, по-малко от 30 000 светлинни години.

След това те се обърнаха към данните от широколентовия инфрачервен проучвател (WISE). Те потърсиха съвпадение между данните на Sloan и данните от WISE, показващи онова, което се очакваше да се види в инфрачервения, за бързо нарастваща супермасивна черна дупка. По този начин те открили седем системи, които изглежда са съдържали поне една супермасивна черна дупка.

В този момент се обърнаха към рентгеновите данни. Изявлението им обясни:

Тъй като силната рентгенова емисия е отличителен белег на нарастващите свръхмасивни черни дупки, Сатяпал и нейните колеги наблюдаваха тези системи с [рентгеновата обсерватория Чандра]. В пет системи бяха открити близко разделени двойки рентгенови източници, които дават убедителни доказателства, че съдържат две нарастващи (или подхранващи) свръхмасивни черни дупки.

Тази графика показва 2 от 5 нови двойки супермасивни черни дупки, наскоро идентифицирани от астрономите, използвайки комбинация от наземни и космически инструменти. Това откритие би могло да помогне на астрономите да разберат по-добре как растат гигантски черни дупки и как могат да произвеждат най-силните сигнали за гравитационна вълна във Вселената. Изображение чрез Chandra.

Сара Елисън от Университета на Виктория в Канада ръководи другата книга, описваща тези резултати. Докладът на нейния екип за кандидата за 5-та черна дупка бе отчетен в броя на септември 2017 г. на рецензираните месечни известия на Кралското астрономическо общество . Елисън каза:

Нашата работа показва, че комбинирането на инфрачервения подбор с проследяването на рентгенови лъчи е много ефективен начин да намерите тези двойки с черни дупки. Рентгеновите лъчи и инфрачервеното лъчение са в състояние да проникнат в затъмняващите облаци от газ и прах, заобикалящи тези двойки от черни дупки, и за да ги раздели е необходимо остро зрение на Chandra .

Може ли инструментът LIGO или Дева да бъде насочен към тези новооткрити гигантски двойки с черна дупка, за да се открият гравитационни вълни от тях? Явно отговорът е не. Те просто не са създадени да откриват този вид гравитационна вълна. Вместо това, пулсарни синхронизиращи масиви като Северноамериканската обсерватория за гравитационни вълни в Нанохерц (NANOGrav) в момента извършват това търсене. И в бъдеще, казаха астрономите, проектът за космическа антена за лазерни интерферометри (LISA) също може да търси тези гравитационни вълни.