Három fekete lyuk ütközési pályán

4236
Forrás: NASA/CXC/George Mason Univ./R. Pfeifle et al. (röntgen), SDSS & NASA/STScI (optikai)

Három hatalmas fekete lyukat találtak a csillagászok abban a három galaxisban, amelyekre gigantikus ütközés vár. A szokatlan jelenséget több műszerrel is megfigyelték, köztük a NASA három űrteleszkópjával is.

„Csak fekete lyuk-párokat kerestünk, amikor belebotlottunk ebbe a lenyűgöző rendszerbe.” – mondta Ryan Pfeifle, a virginiai George Mason University munkatársa. A kutatás eredményeit a The Astrophysical Journal című szaklapban ismertették. „Ez a legerősebb bizonyíték egy olyan hármas rendszer létezésére, amely aktívan táplál szupernehéz fekete lyukakat.” – emelte ki Pfeifle, a tanulmány vezető szerzője.

Az SDSS J084905.51+111447.2 (röviden SDSS J0849+1114) jelzésű rendszer egymilliárd fényévre van a Földtől.

A ritka fekete lyuk-trió megismeréséhez a kutatóknak a Föld felszínén és az űrben működő távcsövek adatait is fel kellett használniuk. Először a Sloan Digitális Égboltfelmérés (SDSS) program új-mexikói teleszkópja készített felvételeket az SDSS J0849+1114-ről. Ezután a Galaxy Zoo projekt önkénteseinek segítségével sikerült rájönni, hogy a rendszerben galaxisok ütköznek.

A NASA WISE (Widefield Infrared Survey) infravörös űrtávcső adatai aztán felfedték, hogy a rendszer infravörös tartományban intenzíven sugároz, és a galaxisok összeolvadásának abban a szakaszában van, amikor a fekete lyukak egyike az elméletek szerint gyorsan táplálkozik. A kutatók ezeket a nyomokat követve fordultak a Chandra röntgenobszervatóriumhoz és az arizonai Nagy Binokuláris Teleszkóphoz (LBT).

A Chandra adatai röntgenforrásokat – fekete lyukak által elnyelt anyagra utaló jeleket – mutattak ki az összeolvadásban részt vevő galaxisok fényes központjában, pontosan azokon a helyeken, ahol a kutatók szerint szupernehéz fekete lyukaknak kell lenniük. A Chandra és a NASA NuSTAR űrtávcsöve egyaránt nagy mennyiségű gáz és por jeleit észlelte az egyik fekete lyuk körül, ami tipikus jele egy összeolvadó feketelyuk-rendszernek.

A Sloan Digitális Égboltfelmérés és a Nagy Binokuláris Teleszkóp optikai felmérése jellegzetes színképeket adott, amelyek szerint mindhárom fekete lyuk anyagot szív magába.

„Az optikai színkép rengeteg információt tartalmaz egy galaxisról.” – mondta Christina Manzano-King, a Carolinai Egyetem munkatársa, a tanulmány társszerzője. „Általában arra használják, hogy az aktívan táplálkozó szupernehéz fekete lyukakat azonosítsák, és megnézzék, milyen hatással vannak a galaxisra, amelyben elhelyezkednek.”

Azért nem könnyű három szupernehéz fekete lyukból álló rendszereket találni, mert gáz- és porfelhők rejtik el őket. A WISE infravörös adatai, az LBT infravörös színképe és a Chandra röntgenképei viszont megkerülik a problémát, mert az infravörös és a röntgensugárzás sokkal könnyebben átjut a gázfelhőkön, mint a látható fény.

„A nagy obszervatóriumok segítségével egy új módszerrel azonosíthatjuk a szupernehéz feketelyuk-hármasokat. Mindegyik távcső mást árul el arról, hogy mi zajlik ezekben a rendszerekben.” – mondta Pfeifle. „Reméljük, hogy ezzel a technikával még több ilyen hármast találunk.”

Shobita Satyapal (George Mason University), aki szintén a tanulmány társszerzője, hozzátette, hogy bár a kettős és hármas feketelyuk-rendszerek rendkívül ritkák, ezek a galaxis-összeolvadások természetes következményei, és jelenlegi tudásunk szerint a galaxisok ezen a módon, összeolvadással fejlődnek.

Három, ütközési pályán lévő szupernehéz fekete lyuk egészen másképp viselkedik, mint kettő. Amikor három ilyen fekete lyuk hat egymásra, kettő közülük sokkal gyorsabban egyesül egy nagyobbá, mintha csak ketten volnának. Ez megoldást adhat az úgynevezett „utolsó parszek problémára”: két szupernehéz fekete lyuk nagyjából egy parszek távolságig közelítheti meg egymást. A folyamat itt holtpontra jut, és az utolsó parszek leküzdéséhez egy nagy energialöketre van szükségük. A kutatók szerint ezt egy harmadik fekete lyuk adhatná meg, ahogy azt az SDSS J0849+1114 esetében is látjuk.

Számítógépes szimulációk kimutatták, hogy az összeütköző galaxisokban található szupernehéz fekete lyuk-párok 16 százaléka kerül kapcsolatba egy harmadik szupernehéz fekete lyukkal, mielőtt egyesülne. Az ilyen összeolvadások gravitációs hullámokat indítanak el, amelyek alacsonyabb frekvenciájúak, mint amit a LIGO (Lézer-Interferometriás Gravitációshullám Obszervatórium) vagy az európai Virgo obszervatórium észlelhet. Pulzárok rádiócsillagászati megfigyelésével viszont észlelhetőek lehetnek, például az Európai Űrügynökség jövőbeni Lézer-interferométeres Űrantennájával (LISA) is, amely a Nap tömegénél egymilliószor nagyobb tömegű fekete lyukakat fog vizsgálni.

A tanulmány az arXiv.org preprint szerveren érhető el: A Triple AGN in a Mid-Infrared Selected Late Stage Galaxy Merger

Forrás: NASA

Hozzászólás

hozzászólás