Δύο υπερμεγέθεις μαύρες τρύπες που βρέθηκαν σε «απολιθωμένο γαλαξίες» που σχηματίζονται από σύγκρουση είναι τόσο μεγάλες που αρνούνται να συγκρουστούν και να συγχωνευθούν. Η ανακάλυψη θα μπορούσε να εξηγήσει γιατί οι υπερμεγέθεις μαύρες τρύπες προβλέπονται θεωρητικά, αλλά δεν έχουν παρατηρηθεί ποτέ σε δράση.
Το υπερμεγέθη σύστημα μαύρης τρύπας βρίσκεται στον ελλειπτικό γαλαξία B2 0402+379. Μαζί, οι δύο μαύρες τρύπες έχουν συνδυασμένη μάζα 28 δισεκατομμύριο φορές μεγαλύτερο από τον Ήλιο, καθιστώντας τον το πιο ογκώδες δυαδικό αστρικό σύστημα μαύρης τρύπας που έχει δει ποτέ. Επιπλέον, τα δυαδικά στοιχεία αυτού του συστήματος βρίσκονται πλησιέστερα σε ένα υπερμεγέθη ζεύγος μαύρων τρυπών, σε απόσταση μόλις 24 ετών φωτός μεταξύ τους.
Αυτή είναι η μόνη υπερμεγέθης δυαδική μαύρη τρύπα που έχει ποτέ επιλυθεί με τέτοια λεπτομέρεια ώστε και τα δύο αντικείμενα μπορούν να προβληθούν χωριστά. Αν και η εγγύτητα των δύο σωμάτων υποδηλώνει ότι θα πρέπει να συγκρουστούν και να συγχωνευθούν, φαίνεται περίεργο ότι έχουν εγκλωβιστεί στον ίδιο τροχιακό χορό το ένα γύρω από το άλλο για περισσότερα από τρία δισεκατομμύρια χρόνια.
Σχετίζεται με: Το πλησιέστερο υπερμεγέθη ζεύγος μαύρων τρυπών της Γης βρίσκεται στα συντρίμμια μιας γαλαξιακής σύγκρουσης
Η ομάδα που βρήκε το δυαδικό αστέρι σε δεδομένα από το τηλεσκόπιο Gemini North στη Χαβάη πιστεύει ότι οι υπερμεγέθεις μαύρες τρύπες αποτρέπονται από τη συγχώνευση λόγω της τεράστιας μάζας τους.
«Τυπικά, οι γαλαξίες με ελαφρύτερα ζεύγη μαύρων τρυπών φαίνεται να έχουν αρκετά αστέρια και μάζα για να οδηγήσουν τα δύο μαζί γρήγορα», δήλωσε ο Roger Romani, μέλος της ομάδας και καθηγητής φυσικής στο Πανεπιστήμιο του Στάνφορντ. «Επειδή αυτό το ζευγάρι είναι τόσο βαρύ, χρειάστηκε πολλά αστέρια και αέριο για να ολοκληρωθεί η εργασία. Αλλά το δυαδικό αστέρι απογύμνωσε τον κεντρικό γαλαξία από τέτοια ύλη και τον ακινητοποίησε».
Το υπερμεγέθη ζεύγος μαύρων τρυπών απλά δεν είναι συμβατό…ακόμα
Το B2 0402+379 είναι ένα «απολιθωμένο σμήνος» που αντιπροσωπεύει τι συμβαίνει όταν τα αστέρια και το αέριο ενός ολόκληρου σμήνου γαλαξιών συγχωνεύονται σε έναν ενιαίο τεράστιο γαλαξία. Η τεράστια μάζα των δύο υπερμεγέθων μαύρων οπών στην καρδιά του υποδηλώνει ότι σχηματίστηκαν από μια αλυσίδα συγχωνεύσεων μικρότερων μαύρων οπών όταν αρκετοί γαλαξίες στο σμήνος συγκρούστηκαν και συγχωνεύθηκαν.
Οι επιστήμονες πιστεύουν ότι στην καρδιά των περισσότερων, αν όχι όλων, των γαλαξιών βρίσκεται μια υπερμεγέθης μαύρη τρύπα με μάζα ισοδύναμη με εκατομμύρια ή δισεκατομμύρια ήλιους. Κανένα αστέρι δεν μπορεί να καταρρεύσει για να δημιουργήσει τεράστιες μαύρες τρύπες. Ως εκ τούτου, θεωρείται ότι οι υπερμεγέθεις μαύρες τρύπες σχηματίζονται από αλυσίδες συγχώνευσης μεταξύ ολοένα και μεγαλύτερες μαύρες τρύπες.
Όταν οι ίδιοι οι γαλαξίες συγκρούονται και συγχωνεύονται, οι επιστήμονες υποπτεύονται ότι οι υπερμεγέθεις μαύρες τρύπες στην καρδιά τους κινούνται μαζί, σχηματίζοντας ένα δυαδικό ζεύγος. Καθώς περιφέρονται η μία γύρω από την άλλη, αυτές οι μαύρες τρύπες εκπέμπουν κυματισμούς στον χωροχρόνο που ονομάζονται βαρυτικά κύματα, οι οποίοι μεταφέρουν τη γωνιακή ορμή μακριά από το δυαδικό αστέρι και προκαλούν τις μαύρες τρύπες να περιφέρονται πιο κοντά.
Όταν τελικά οι μαύρες τρύπες πλησιάσουν αρκετά η μία στην άλλη, η βαρυτική τους έλξη θα πρέπει να αναλάβει και οι μαύρες τρύπες θα πρέπει να συγκρουστούν και να συγχωνευθούν, όπως ακριβώς οι μαύρες τρύπες που συγκρούστηκαν όταν σχηματίστηκαν. Το ερώτημα είναι, θα μπορούσαν μερικές υπερμεγέθεις μαύρες τρύπες να είναι τόσο μεγάλες ώστε μια τέτοια σύγκρουση να σταματήσει;
Για να κατανοήσει καλύτερα αυτό το σύστημα των βαρέων βαρών της μαύρης τρύπας, η ομάδα στράφηκε σε αρχειακά δεδομένα που συλλέχθηκαν χρησιμοποιώντας το φασματογράφο πολλαπλών αντικειμένων Gemini North (GSO). Αυτό τους επιτρέπει να προσδιορίσουν την ταχύτητα των αστεριών κοντά στις δύο υπερμεγέθεις μαύρες τρύπες και επομένως τη συνολική μάζα αυτών των μαύρων οπών.
«Η εξαιρετική ευαισθησία του GMOS μας επέτρεψε να χαρτογραφήσουμε τις αυξανόμενες ταχύτητες των αστεριών καθώς κοιτάζουμε πιο κοντά στο κέντρο του γαλαξία», πρόσθεσε ο Romani. «Αυτό μας επέτρεψε να προσδιορίσουμε τη συνολική μάζα των μαύρων τρυπών εκεί.”
Μια συγχώνευση που έχει σταματήσει
Η μάζα των δύο μαύρων τρυπών του συστήματος είναι τόσο μεγάλη που η ομάδα πιστεύει ότι θα απαιτούσε έναν εξαιρετικά μεγάλο πληθυσμό αστεριών γύρω τους για να φέρει κοντά τις υπερμεγέθεις μαύρες τρύπες. Ωστόσο, καθώς συνέβη αυτό, η ενέργεια που απελευθερώθηκε από το δυαδικό αστρικό σύστημα εκτόξευσε την ύλη από το περιβάλλον του.
Αυτό έχει αφήσει το κέντρο του B2 0402+379 αρκετά κοντά στο δυαδικό αστρικό σύστημα ώστε να ξεμείνει από αστέρια και αέριο για την εξαγωγή ενέργειας από αυτό. Ως αποτέλεσμα, η πρόοδος αυτών των δύο υπερμεγέθων μαύρων οπών η μία προς την άλλη έχει σταματήσει καθώς πλησιάζουν στο τελικό στάδιο πριν από μια συγχώνευση.
Τα αποτελέσματα της ομάδας παρέχουν σημαντικό πλαίσιο για το σχηματισμό υπερμεγέθων δυαδικών μαύρων τρυπών μετά από γαλαξιακές συγχωνεύσεις, αλλά υποστηρίζουν επίσης την ιδέα ότι η μάζα τέτοιων δυαδικών τμημάτων παίζει κρίσιμο ρόλο στην αποτροπή των μαύρων οπών να ακολουθήσουν το παράδειγμά τους.
Η ομάδα είναι επί του παρόντος αβέβαιη εάν αυτές οι δύο υπερμεγέθεις μαύρες τρύπες στο βαρύτερο δυαδικό σύστημα που έχει ανακαλυφθεί ποτέ θα ξεπεράσουν αυτή την παύση και τελικά θα συγχωνευθούν ή αν θα παραμείνουν μόνιμα παγιδευμένες στο κενό συγχώνευσης.
«Ανυπομονούμε για επακόλουθες μελέτες για τον πυρήνα του B2 0402+379, όπου θα εξετάσουμε πόση ποσότητα αερίου υπάρχει», δήλωσε ο επικεφαλής συγγραφέας της μελέτης και μεταπτυχιακός φοιτητής του Stanford, Tirth Surti. «Αυτό θα μας δώσει περισσότερη εικόνα για το αν οι υπερμεγέθεις μαύρες τρύπες μπορούν τελικά να συγχωνευθούν ή αν θα παραμείνουν λανθάνουσες ως δυαδικά αστέρια».
Ένας τρόπος για να σταματήσει αυτό το υπερμεγέθη αδιέξοδο είναι ένας άλλος γαλαξίας να συγχωνευθεί με τον B2 0402+379, εισάγοντας πολλά περισσότερα αστέρια, αέριο και μια άλλη υπερμεγέθη μαύρη τρύπα στο μείγμα, ανατρέποντας αυτή τη λεπτή ισορροπία. Ωστόσο, το γεγονός ότι ο B2 0402+379 είναι ένας απολιθωμένος γαλαξίας που δεν έχει διαταραχθεί για δισεκατομμύρια χρόνια καθιστά αυτό το σενάριο πιθανό.
Παρόμοιες αναρτήσεις:
— Οι συγκρουόμενες μαύρες τρύπες «κυκλώνουν» μέσω του χωροχρόνου με κύματα βαρυτικών κυμάτων
— Οι συγκρουόμενες μαύρες τρύπες θα μπορούσαν να κρυφτούν υπό το φως υπερ-φωτεινών κβάζαρ
— Δύο υπερμεγέθεις μαύρες τρύπες που συγχωνεύονται ανακαλύφθηκαν το «κοσμικό μεσημέρι» στο πρώιμο σύμπαν
Αυτή η έρευνα διασφαλίζει πόσο χρήσιμα είναι για τους αστρονόμους αρχειακά δεδομένα από τηλεσκόπια όπως το Gemini North, που μαζί με το τηλεσκόπιο Gemini South σε ένα βουνό στις Χιλιανές Άνδεις αποτελούν το Διεθνές Παρατηρητήριο Διδύμων.
«Το αρχείο δεδομένων του Διεθνούς Παρατηρητηρίου Διδύμων περιέχει ένα χρυσωρυχείο αναξιοποίητων επιστημονικών ανακαλύψεων», δήλωσε ο Μάρτιν Στιλ, διευθυντής προγράμματος του Nation Science Foundation για το Διεθνές Παρατηρητήριο Διδύμων. «Οι μετρήσεις μάζας για αυτήν την εξαιρετικά υπερμεγέθη δυαδική μαύρη τρύπα είναι ένα εντυπωσιακό παράδειγμα του πιθανού αντίκτυπου της νέας έρευνας που εξερευνά αυτό το πλούσιο αρχείο».
Τα αποτελέσματα της έρευνας της ομάδας δημοσιεύονται στο Astrophysical Journal.