נתונים אופטיים מטלסקופ החלל האבל ומסקירת השמיים הדיגיטליים Sloan מוצגים עם תצפיות רנטגן שנאספו על ידי טלסקופ החלל צ'נדרה, כאשר כל אחת מהן מציגה SDSS J084905.51 + 111447.2, שלפי המדענים, היא מיזוג של חור שחור משולש.
(תמונה: © צילום רנטגן: NASA / CXC / ג'ורג 'מייסון יוניוו. / R. Pfeifle et al.; אופטי: SDSS ו- NASA / STScI)
קחו שלושה מהאובייקטים המסיביים ביותר ביקום, הרחו אותם יחד עם הגלקסיות סביבם, והזיקוקים בטוחים להפליא - ואולי יום אחד המדענים יראו את ההתנגשות.
היום הזה לא הגיע עדיין. אולם כעת, אסטרונומים התקרבו והבחינו במה עשוי להיות ההתחלה למיזוג כה מאסיבי: שלוש גלקסיות, שסביר להניח שכל אחת מהן מסתירה supermassive חור שחור בליבה, כולם נמצאים במסלול התנגשות שיכול לעזור למדענים להבין מדוע היקום נראה כמו שהוא נראה.
"מכיוון שהמערכות האלה כל כך נדירות, אנחנו לא ממש יודעים עליהן הרבה ככל אוכלוסייה, וזו הסיבה שחשוב למצוא עוד מהן", אומר ריאן פיפלה, מחבר מוביל למחקר חדש המתאר את הממצא ודוקטורנט במחקר. אסטרונומיה באוניברסיטת ג'ורג 'מייסון, אמרה ל- Space.com. "אם אנו יכולים למצוא יותר אנו יכולים ללמוד אותם כאוכלוסיה ולהגיד 'אוקיי, באופן כללי זה מה שהמערכות האלה נוטות להתנהג'."
מיזוג חורים שחורים אולי נשמע כמו חדשות ישנותאולם אירוע זה אינו דומה להתנגשויות שמדענים "שמעו" דרך גלי הכבידה רק בשנים האחרונות. אותות אלה מופקים על ידי התנגשויות של חורים שחורים זה יכול להיות לכל היותר כמה עשרות פעמים המסה של השמש שלנו, כמו שתי טיפות שמתמזגות ללא מאמץ על מעיל גשם.
כל אחד מה חורים שחורים סופר-מסיביים המעורבים במחקר החדש מכיל את המסה של מאות מיליוני שמשות והוא מוקף בגלקסיות שלמות של כוכבים וכוכבי לכת וירחים. ההתנגשות שלהם תהיה כמו שני נהרות סוערים פורצים דרך סכר ומעצבים את הנוף מחדש עם שיטפונות. אירוע כזה ייצר גלי כבידה, אך באורך כה מדהים עד שגלאים מודרניים פשוט לא יכולים לחוש בהם.
אבל אלו סוגים של אינטראקציות שלפי האסטרונומים מאמינים כי הם חיוניים בכדי להפוך את היקום לאיך שהוא נראה היום, משובץ מסתורי חורים שחורים סופר-מסיביים. "אף אחד לא באמת יודע איך הם יכולים להיות כל כך מאסיביים די מוקדם בהיסטוריה של היקום," אמר שוביטה סטיאפל, היועץ והסופר משותף של פייפלה ואסטרופיסיקאי מאוניברסיטת ג'ורג 'מייסון, אמר ל- Space.com. "אחד המנגנונים המשכנעים ביותר שבהם הם יכולים לצמוח במהירות הוא באמצעות מיזוגים גלקסיים אלה."
אז החוקרים רצו לנסות לאתר מיזוג כזה לפני שזה קרה. אנליסטים של נתונים מתנדבים סימנו אוסף של יעדים בהתבסס על מדידות של אור אינפרא אדום כמיקומים פוטנציאליים שבהם התנגשו שתי גלקסיות בוגרות.
"החלטנו לחפש הזנת חורים שחורים בטכניקות שמעולם לא נעשה בהם שימוש בעבר, טכניקות שהיו רגישות לטשטוש," אמרה סטיאפל. "זו סוג של גישה חדשה לחפש את החורים השחורים האלה באמצעות כלים שלא נעשה שימוש באופן מסורתי באינטראקציות האלה בשלב מאוחר."
הצוות שעומד מאחורי המחקר החדש אסף תצפיות נוספות על מקומות אלה באמצעות מצפה הרנטגן של צ'נדרה של נאס"א. המדענים קיוו כי הנתונים הנוספים יחשפו חור שחור-מסיבי שחוגג על החומר ויורק קרני רנטגן בלב כל גלקסיה בזוגות המתמזגים הללו. הכניסה לצילומי רנטגן חשובה, מכיוון שאובייקטים אלה נחוצים בענני אבק וגז החוסמים סוגים אחרים של אור.
אבל זוג אחד, כך התברר, לא היה דבר כזה - מכאן המחקר החדש. המערכת הממוקדת ידועה רשמית בשם SDSS J084905.51 + 111447.2, אבל בואו בואו ונקרא לזה כך. הגרסה המקוצרת לשמה היא SDSS J0849 + 1114; בוא לא נקרא לזה כך. האם אנחנו יכולים פשוט לכנות את זה המשולש? תודה רבה.
בכל אופן, פייפלה הצטרף לפרויקט לניתוח תצפיות של צ'נדרה של הטריפל ומיזוגים פוטנציאליים אחרים. בפעם הראשונה שהוא עיין בנתוני הטריפל זה נראה מבטיח לא פחות מהצמדים האחרים הפוטנציאליים. רק כשהוא חזר בנתונים הוא הבין שמשהו שונה.
"רק כשהסתכלתי על תמונת הרנטגן, לא ממש הבנתי שמדובר בשלושה מקורות רנטגן רק בגלל שהייתי סטודנטית תמימה לתואר שני צעיר," אמר פייפל. אבל אז הוא הוסיף גם נתונים אופטיים על האזור. "כשרמנתי את זה, פתאום הדברים לחצו ואמרתי, 'הו, חכה שנייה, זה משהו דגי שקורה שם'. התוצאה הייתה אובססיה של שנתיים כדי לקבוע אם באמת היו שלוש גלקסיות חור שחור-סופר-מסיביות המתמזגות. .
(המשולש תפס גם את עיניהם של חוקרים אחרים. צוות מדענים נפרד הסיק גם כי הטריפל הוא ככל הנראה שלוש גלקסיות חור שחור-על ענקיות המתנגשות, על סמך כמה חופפים וכמה נתונים ייחודיים. החוקרים פרסמו הניתוח שלהם לשרת ההדפס המקדים arXiv.org ביולי, וסירב באותה עת ראיון עם Space.com מכיוון שהוא היה תחת ביקורת עמיתים לפרסום. "הם הגיעו למסקנה דומה", אמר סטיאפל שהוסיף כי הצוות שלהם החל לרשום את תוצאותיהם בפברואר. "נחמד לראות שיש אישור.")
המחקר של Pfeifle ו- Satyapal טוען כי הטריפל הוא שלוש גלקסיות שאולי מתנגשות - אם כי הן יכולות פשוט לרעות זו את זו, לא מספיק קרובות בכדי לשקוע בספירלה סופית. אם מדובר במיזוג אמיתי, המדענים לא יכולים להיות בטוחים עד כמה רחוק לאורך ההתנגשות המסיבית, אם כי מההתחלה ועד סופו מיזוג כזה ככל הנראה אורך כמיליון שנים.
כרגע הגלקסיות הן בין 11,000 ל 23,800 שנות אור חוץ זה מזה. אחד מהשלישייה בהחלט מסתיר במרכזו חור שחור-מסיבי מאכיל; נראה שהשניים האחרים, אך אינם מראים את אותו האות המסביר כמו הראשון, אמרו החוקרים.
באופן אינטואיטיבי, מערכות כמו הטריפל עשויות להיות אינפורמטיביות יותר מהזוגות שהצוות ממש ציד. מיזוגים דו-חלקיים יכולים לזחול לאורך זמן, ולוקח זמן רב יותר מאורך החיים של היקום, אך נראה כי נוכחותה של גלקסיה שלישית תדחוף את ההתנגשות, אם לשפוט על פי הדמיות המדענים רצו אירועים כאלה.
סימולציות אלה מציעות גם מה יכול להיות של המשולש אם זה גלקסיות מתנגשות יום אחד. "עדיין תהיה גלקסיה, מעין טרנינג הרכבת הזה בהתחלה", אמר סטיאפל. הדינמיקה של התנגשות יכולה לעוות גלקסיות בודדות שאולי החלו, למשל, כערבולות כוכבים מובנות בעדינות כמו שביל החלב שלנו, למשהו שאינו מכיר.
"אנו חושבים שהמיזוגים האלה הם לא רק מגדלים את החור השחור, אלא הם למעשה הופכים גלקסיית דיסק לגלקסיות אליפטיות ענקיות", אמר סטטיאפל. "פשוט יש לך כדור כוכבים גדול עם חור שחור עצום."
המחקר מתואר ב- נייר פורסם ב 7 באוגוסט לשרת ההדפסה המקדימה arXiv.org והתקבל לפרסום בכתב העת Astrophysical.
- יקום הרנטגן שלנו: תמונות מדהימות של מצפה הרנטגן של צ'נדרה על ידי נאס"א
- צפו בשכונת הרנטגן של תצלום החור השחור הראשון אי פעם בתצוגת טלסקופ החלל הזה
- נאס"א חושפת נופים קוסמיים מדהימים כאשר מצפה הרנטגן של צ'נדרה פונה ל -20
