Коришћење архивских података телескопа Гемини Нортх, астрономи су измерили најтежи пар супермасивних црних рупа икада пронађених. Спајање две супермасивне црне рупе је феномен који је дуго био предвиђен, али никада није примећен. Овај масивни пар даје назнаке зашто се такав догађај чини мало вероватним у универзуму.
Скоро свака масивна галаксија садржи супермасивну црну рупу у свом центру. Када се две галаксије споје, њихове црне рупе могу да формирају бинарни пар, односно да буду у везаној орбити једна са другом. Претпоставља се да су ови бинарни парови предодређени да се током времена споје, али то никада није примећено. Питање да ли је такав догађај могућ деценијама је тема дебате међу астрономима.
Астрономи су користили податке са телескопа Гемини Нортх на Хавајима, који је половина Међународне опсерваторије Гемини којом управља НОИРЛаб Националног института за физику, да анализирају супермасивну бинарну црну рупу која се налази у елиптичној галаксији Б2 0402+379. То је једина супермасивна бинарна црна рупа која је виђена довољно детаљно да се виде оба објекта одвојено, и држи рекорд за најкраћу удаљеност која је директно измерена, само 24 светлосне године. Иако тако близак растојање представља снажно спајање, даља истрага је открила да је пар заглављен на овој удаљености више од три милијарде година, што поставља питање: Шта је разлог одлагања?
Да би боље разумели динамику овог система и његово заустављено спајање, тим се окренуо архивским подацима из Гемини Нортх Мулти-Објецт Спецтрограпх (ГМОС), који им је омогућио да одреде брзине звезда у близини црних рупа.
„Изузетна осетљивост ГМОС-а нам је омогућила да мапирамо повећање брзине звезда како се приближавају центру галаксије“, рекао је Роџер Романи, професор физике на Универзитету Станфорд и коаутор рада. „Захваљујући томе, могли смо да извучемо закључак о укупној маси црних рупа које се тамо налазе.
Тим процењује да је маса бинарне црне рупе 28 милијарди пута већа од масе Сунца, што овај пар чини најтежом бинарном црном рупом икада измереном. Ово мерење не само да пружа драгоцен контекст за формирање бинарног система и историју његове галаксије домаћина, већ и потврђује дугогодишњу теорију да маса супермасивне бинарне црне рупе игра кључну улогу у задржавању потенцијалног спајања.
„Архива података Међународне опсерваторије Гемини садржи рудник злата неискоришћених научних открића“, рекао је Мартин Стилл, програмски директор НСФ-а за Међународну опсерваторију Гемини. „Мерење масе ове супермасивне бинарне црне рупе је упечатљив пример потенцијалног утицаја нових истраживања која испитују ову богату архиву.
Разумевање како је ова бинарна јединица настала може помоћи да се предвиди да ли ће се и када спојити - неколико назнака указује да је пар настао спајањем више галаксија. Прво, Б2 0402+379 је "фосилно јато", односно резултат спајања звезда и гаса читавог јата галаксија у једну масивну галаксију. Поред тога, присуство две супермасивне црне рупе, у комбинацији са њиховом великом комбинованом масом, сугерише да су настале спајањем неколико мањих црних рупа из различитих галаксија.
Након галактичког спајања, супермасивне црне рупе се не сударају директно. Уместо тога, они почињу да лете једни поред других, смештајући се у ограничену орбиту. Са сваким пролазом, енергија се преноси са црних рупа на околне звезде. Губећи енергију, пар се приближава све ближе и ближе док не буду удаљени светлосне године, где гравитационо зрачење преузима и спаја се. Овај процес је директно посматран у паровима црних рупа звездане масе – први случај је забележен 2015. године захваљујући детекцији гравитационих таласа – али никада није примећен у бинарним супермасивним системима.
Са новим сазнањима о изузетно великој маси система, тим је закључио да ће бити потребан изузетно велики број звезда да успори орбиту бинарног система довољно да их приближи. У том процесу, изгледа да су црне рупе избациле скоро сву материју око себе, остављајући галактичко језгро без звезда и гаса. Без више материјала за даље успоравање орбите пара, њихово спајање је заустављено у завршној фази.
„Галаксије са лакшим паровима црних рупа обично имају довољно звезда и масе да се брзо конвергирају“, каже Романи. „Пошто је овај пар тако тежак, потребно му је много звезда и гаса да би се посао обавио. Али бинарно је очистило централну галаксију од такве материје, остављајући је замрзнутом и доступном за наше проучавање."
Да ли ће превазићи стагнацију и на крају се спојити за милионе година, или ће заувек остати у орбиталном лимбу, остаје да се види. Ако се споје, резултујући гравитациони таласи биће 100 милиона пута јачи од оних произведених спајањем црних рупа звездане масе.
Могуће је да би пар могао да превазиђе ову коначну удаљеност кроз још једно галактичко спајање, које би удахнуло додатни материјал у систем, или можда трећу црну рупу, да успори орбиту пара довољно да се споји. Међутим, имајући у виду статус Б2 0402+379 као фосилног јата, ново спајање галаксија је мало вероватно.
„Радујемо се даљим проучавањима језгра Б2 0402+379, где ћемо видети колико гаса садржи“, рекао је Тиртх Сурти, дипломирани студент са Станфорда и главни аутор рада. "Ово ће нам дати бољи увид у то да ли се супермасивне црне рупе могу спојити током времена или ће остати као бинарни систем."
Прочитајте такође: