Zespół kierowany przez Kalifornijski Instytut Technologii dokonuje rzadkiego odkrycia radiowego łączących się supermasywnych czarnych dziur

Długoterminowa obserwacja radiowa supermasywnej czarnej dziury w centrum galaktyki oddalonej o około 9 miliardów lat świetlnych wydaje się wskazywać, że ma ona niewidzialnego supermasywnego partnera. Obserwacje prowadzone przez Caltech były prowadzone przez 13 lat przez Obserwatorium Radiowe Owens Valley w Północnej Kalifornii i ujawniły, że radiowa czarna dziura wkrótce połączy się z towarzyszącą jej czarną dziurą, tworząc supermasywną czarną dziurę (SMBHB).

Te dwie supermasywne czarne dziury wydają się krążyć wokół siebie co dwa lata, zgodnie z raportem Caltech. Obydwa gigantyczne ciała mają masy setki milionów razy większe niż nasze Słońce, a ciała są od siebie oddalone o prawie 50-krotność odległości między naszym Słońcem a Plutonem, zauważa Caltech, ale kiedy pary połączą się około 10 000 lat temu, oczekuje się gigantycznej kolizji wstrząsać tą samą przestrzenią i czasem, Wysyłając fale grawitacyjne przez wszechświat.

Notatki są szczegółowo opisane w artykule opublikowanym w tym tygodniu w Astrofizyczne listy dziennika.

Obserwowany kwazar, PKS 2131-021, należy do podklasy kwazarów zwanych blazarami, w których dżety są skierowane w stronę Ziemi. Jest to teraz dopiero drugi znany kandydat na parę supermasywnych czarnych dziur odkrytych podczas procesu łączenia.

„Z perspektywy astrofizyki spodziewalibyśmy się, że pojawią się supermasywne układy podwójne czarnych dziur” – powiedział mi Joseph Lazio, astrofizyk z NASA Jet Propulsion Laboratory i jeden z autorów artykułu badawczego. „Większość, jeśli nie wszystkie, duże galaktyki mają w swoich centrach supermasywne czarne dziury i zaobserwowano, że galaktyki przechodzą procesy łączenia, więc muszą z tego wyniknąć supermasywne czarne dziury”.

Caltech informuje, że PKS 2131-021 jest tylko jednym z 1800 blazarów, które grupa naukowców z Caltech w Pasadenie zaobserwowała w Owens Valley Observatory w ramach ogólnych badań nad zachowaniem błazarów. Ale ta konkretna gwiazda wykazuje dziwne zachowanie: jej jasność wykazuje regularne wzrosty i spadki, zgodnie z przewidywaniami, jak tykanie zegara, co według naukowców jest wynikiem przyciągania przez drugą czarną dziurę pierwszej, donosi Caltech.

Dowiedziawszy się, że dwa inne radioteleskopy również badały ten system — Obserwatorium Radiowe Uniwersytetu Michigan (1980 do 2012) i Obserwatorium Haystack (1975 do 1983) — zajęli się dodatkowymi danymi i odkryli, że są one zgodne z oczekiwaniami dotyczącymi tego, w jaki sposób Blazer by eksplodował. Jasność powinna się zmieniać z czasem, mówi Caltech.

Dowody semantyczne pochodzą z obserwacji radiowych PKS 2131-021 trwających 45 lat, zauważa Caltech.

Potężny dżet emanujący z jednej z czarnych dziur wewnątrz PKS 2131-021 porusza się tam iz powrotem dzięki ruchowi orbitalnemu pary; To z kolei powoduje okresowe zmiany jasności kwazarowego światła radiowego, zgodnie z raportem Caltech.

Pięć różnych obserwatoriów zarejestrowało te oscylacje, w tym Obserwatorium Radiowe Owens Valley (OVRO) Kalifornijskiego Instytutu Technologicznego (OVRO), Obserwatorium Radioastronomiczne Uniwersytetu Michigan (UMRAO), Obserwatorium Haystack Instytutu Technologii Massachusetts, National Radio Astronomy Observatory (NRAO), oraz National Radio Astronomy Observatory (NRAO) Stacja radiowa Mitsahovi w Finlandii, NASA jest szeroko stosowana. Satelita Infrared Survey Explorer (WISE).

Dlaczego tak trudno jest wykryć tak scalające się supermasywne czarne dziury?

W skali astronomicznej, chociaż czarne dziury mogą być „supermasywne”, ich separacja jest minimalna. Innym powodem, mówi Lazio, jest to, że same czarne dziury nie emitują oczywiście żadnego promieniowania. Mówi, że promieniowanie pochodzi albo z materiału wpadającego do czarnej dziury, albo z (potężnego) strumienia wytworzonego z materiału, który nie wpada do dziury. Jeśli materia jest tylko wokół jednej czarnej dziury, a nie drugiej, łatwo można się pomylić, czy jest jedna, czy dwie czarne dziury, mówi Lazio.

Czego można się nauczyć z tych obserwacji?

„To odkrycie podkreśla wagę prostego aktu obserwowania jasności ciał niebieskich” – powiedział Lazio. „Chociaż jest to pozornie proste zadanie, utrzymanie takiego projektu przez większą część dekady, dzień w dzień, wymaga ogromnego poświęcenia i wytrwałości”.