Fundet: 3 sorte huller på grund af kollision

Astronomer, der arbejder med data fra det rumbaserede Chandra røntgenobservatorium, sagde denne uge (25. september 2019), at de har placeret tre supermassive sorte huller på en kollisionskurs. Systemet, hvor denne tredobbelt sorte hulfusion sker, kaldes SDSS J0849 + 1114. Det ligger omkring en milliard lysår fra Jorden. Teleskoper på jorden og i rummet - inklusive Chandra, Hubble, WISE og NuSTAR - tegnet scenen, som forskere kalder:

… Det bedste bevis endnu for en trio af kæmpe sorte huller.

Så vi har ikke set mange systemer som dette indtil videre. Og alligevel mener astronomer, tripletkollisioner som denne spiller en kritisk rolle i, hvordan de største sorte huller vokser over tid. Ryan Pfeifle fra George Mason University i Fairfax, Virginia er første forfatter til en ny artikel i den peer-reviewede Astrophysical Journal, der beskriver disse resultater (fortrykt her). Han sagde:

Vi ledte kun efter par sorte huller på det tidspunkt, og alligevel snublede vi gennem vores udvælgelsesteknologi over dette fantastiske system. Dette er det stærkeste bevis, der endnu er fundet for et sådant tredobbelt system med aktiv fodring af supermassive sorte huller.

Disse forskeres erklæring beskrev deres proces:

For at afsløre denne sjældne trifecta i sort hul, havde forskere brug for at kombinere data fra teleskoper både på jorden og i rummet. Først fotograferede Sloan Digital Sky Survey-teleskopet, der scanner store skår af himlen i optisk lys fra New Mexico, SDSS J0849 + 1114. Ved hjælp af borgerforskere, der deltager i et projekt kaldet Galaxy Zoo, blev det derefter tagget som et system med sammenstødende galakser.

Derefter afslørede data fra NASA's Wide-field Infrared Survey Explorer (WISE) -mission, at systemet glødede intenst i infrarødt lys i en fase i galaksefusionen, når mere end et af de sorte huller forventes at fodre hurtigt. For at følge op på disse ledetråde vendte astronomer sig derefter mod Chandra og det store binokulære teleskop i Arizona.

Chandra-dataene afslørede røntgenkilder - et tydeligt tegn på materiale, der forbruges af de sorte huller - i de lyse centre i hver galakse i fusionen, præcis hvor forskere forventer, at supermassive sorte huller skal opholde sig. Chandra og NASAs Nuclear Spectroscopic Telescope Array (NuSTAR) fandt også bevis for store mængder gas og støv omkring et af de sorte huller, typisk for et fusionerende sort hulsystem.

Medforfatter Christina Manzano-King fra University of California, Riverside sagde:

Optiske spektre indeholder et væld af oplysninger om en galakse. De bruges ofte til at identificere aktivt tiltrækkende supermassive sorte huller og kan afspejle den påvirkning, de har på galakserne, de bor.

Disse astronomer sagde, at en af ​​grundene til, at det er vanskeligt at finde en triplet af supermassive sorte huller, er, at hullerne sandsynligvis er indhyllet i gas og støv, hvilket blokerer meget af deres lys. De infrarøde billeder fra WISE, de infrarøde spektre fra LBT og røntgenbillederne fra Chandra omgår dette problem, sagde de, fordi infrarødt lys og røntgenstråle gennemskærer gasskyer meget lettere end optisk lys. Pfeifle forklarede:

Ved hjælp af disse store observatorier har vi identificeret en ny måde at identificere tredobbelt supermassive sorte huller. Hvert teleskop giver os en anden anelse om, hvad der foregår i disse systemer. Vi håber at udvide vores arbejde til at finde flere tredobbelte ved hjælp af den samme teknik.

En anden medforfatter til det nye papir, Shobita Satyapal, også af George Mason, forklarede, hvorfor dette system er spændende for forskere:

Dobbelt og tredobbelt sorte huller er meget sjældne, men sådanne systemer er faktisk en naturlig konsekvens af galaksefusioner, som vi mener er, hvordan galakser vokser og udvikler sig.

Som du måske forventer, sagde disse forskere, tre supermassive sorte huller, der fusionerer, opfører sig anderledes end bare et par:

Når der er tre sådanne sorte huller, der interagerer, skal et par smelte sammen i et større sort hul meget hurtigere end hvis de to var alene. Dette kan være en løsning på et teoretisk conundrum kaldet 'det sidste parsec-problem', hvor to supermassive sorte huller kan komme til inden for et par lysår fra hinanden, men har brug for noget ekstra træk indad for at fusionere på grund af den overskydende energi de bærer deres baner. Indflydelsen fra et tredje sort hul, som i SDSS J0849 + 1114, kunne endelig bringe dem sammen.

Computersimuleringer har vist, at 16% af par supermassive sorte huller i sammenstødende galakser vil have interageret med et tredje supermassivt sort hul, før de smelter sammen. Sådanne fusioner vil producere krusninger gennem rumtid kaldet tyngdekraftsbølger. Disse bølger har lavere frekvenser end National Science Foundation s Laserinterferometer Gravitations-Wave Observatory (LIGO) og European Virgo gravitations-wave detektor kan registrere. De kan dog være påviselige med radioobservationer af pulsarer, såvel som fremtidige rumobservatorier, såsom Det Europæiske Rumfartsagentur Laserinterferometer Space Antenna (LISA), der vil detektere sorte huller op til en million solmasser.

Nederste linje: Astronomer har opdaget et system med 3 galakser - kaldet SDSS J0849 + 1114 - som alle kredser hinanden en milliard lysår fra Jorden. Hver galakse indeholder et supermassivt sort hul, der cirkler rundt om hinanden, for at kollidere.

Via Chandra