אסטרונומים מצאו מקום עם שלושה חורים שחורים סופר-מסיביים המקיפים זה את זה

Send

אסטרונומים הבחינו בשלושה חורים שחורים סופר-מסיביים (SMBH) במרכז שלוש גלקסיות המתנגשות במרחק של מיליארד שנות אור מכדור הארץ. זו עדות לכך ששלושתם הם גם גרעינים גלקטיים פעילים (AGN,) שמזלבלים חומר ומתרחבים בהירים.

תגלית זו עשויה לשפוך מעט אור על "בעיית הפרסק הסופית", סוגיה ארוכת שנים באסטרופיזיקה ומיזוגים של חור שחור.

אסטרונומים מצאו את שלושת ה- SMBH בנתונים ממספר טלסקופים מרובים, כולל סקר השמיים הדיגיטליים Sloan (SDSS,) מצפה הרנטגן של צ'נדרה, והסקר אינפרא אדום הסקר הרחבה (WISE). שלושת החורים השחורים עטופים במעט כמעט אירוע אפי בלתי נתפס; מיזוג של שלוש גלקסיות. מיזוגים משולשים אלה עשויים למלא תפקיד קריטי באופן בו החורים השחורים המסיביים ביותר צומחים עם הזמן.

"זו העדויות החזקות ביותר שנמצאו עד כה למערכת משולשת שכזו של הזנת אקטיביות של חורים שחורים סופר-מסיביים."
ראיין פיפלה, אוניברסיטת ג'ורג 'מייסון, מחבר ראשי.

האסטרונומים שמצאו זאת לא ציפו למצוא שלושה חורים שחורים במרכז מיזוג גלקסי משולש.

"חיפשנו אז רק זוגות של חורים שחורים, ובכל זאת, באמצעות טכניקת הבחירה שלנו, נתקלנו במערכת המדהימה הזו", אמר ראיין פיפייל מאוניברסיטת ג'ורג 'מייסון בפיירפקס, וירג'יניה, המחבר הראשון של מאמר חדש ב- כתב העת האסטרופיסי המתאר תוצאות אלה. "זו העדויות החזקות ביותר שנמצאו עד כה למערכת משולשת שכזו של הזנת אקטיביות של חורים שחורים סופר-מסיביים."

קשה למצוא מערכות של חור שחור משולש מכיוון שקורה כל כך הרבה בשכונה שלהן. הם אפופים בגז ואבק שהופכים את זה למאתגר להסתכל. במחקר זה נדרשו מספר טלסקופים שפועלים בחלקים שונים של הספקטרום האלקטרומגנטי כדי לחשוף את שלושת החורים. זה לקח גם את עבודתם של כמה מדענים אזרחיים.

הם לא רק קשים לאיתור, אלא נדירים. "חורים שחורים כפולים ומשולשים הם נדירים ביותר", אמר המחבר השותף שוביטה סטיאפל, גם הוא של ג'ורג 'מייסון, "אבל מערכות כאלה הן למעשה תוצאה טבעית של מיזוגים גלקסיים, שלדעתנו איך הגלקסיות צומחות ומתפתחות."

ה- SDSS היה הראשון שהבחין במיזוג המשולש הזה באור נראה, אך רק באמצעות גן החיות Galaxy, פרויקט מדעי אזרחים, הוא זוהה כמערכת של גלקסיות מתנגשות. אז ראתה WISE שהמערכת זוהרת באינפרא אדום, מה שמעיד שהיא הייתה בשלב של מיזוג גלקסי כאשר יותר מאחד החורים השחורים צפויים להאכיל.

נתוני Sloan ו- WISE היו רק רמזים מסעירים, ואסטרונומים פנו למצפה צ'נדרה ולטלסקופ הגדול המשקפת (LBT) לקבלת אישור נוסף. תצפיות של צ'נדרה הראו שהיו מקורות רנטגן בהירים במרכז כל גלקסיה. זה בדיוק המקום בו מדענים מצפים למצוא SMBHs.

עדויות נוספות המראות כי היו שם SMBHs מהלוויין של צ'אנדרה והלשכה הטלסקופ הגרעינית של נאס"א. נוסטאר. הם מצאו עדויות לכמויות גדולות של גז ואבק ליד אחד החורים השחורים. זה צפוי כאשר חורים שחורים מתמזגים. נתוני אור אופטי אחרים מ- SDSS ו- LBT סיפקו ראיות ספקטרליות המאפיינות את שלושת הזנות ה- SMBH.

"הספקטרום האופטי מכיל שפע של מידע על גלקסיה," אמרה הסופרת המשותפת כריסטינה מנצנו-קינג מאוניברסיטת קליפורניה בריברסייד. "הם משמשים בדרך כלל לזיהוי אקטיבי של חורים שחורים סופר-מסיביים ויכולים לשקף את ההשפעה שיש להם על הגלקסיות בהן הם חיים."

עם העבודה הזו, צוות האסטרונומים פיתח דרך למצוא יותר ממערכות חור שחור משולשות אלה. "באמצעות מצפה הכוכבים העיקריים הללו, זיהינו דרך חדשה לזיהוי חורים שחורים סופר-מסיביים משולשים. כל טלסקופ נותן לנו מושג אחר לגבי המתרחש במערכות האלה, "אמר פייפל. "אנו מקווים להרחיב את עבודתנו כדי למצוא שלשות נוספות באמצעות אותה טכניקה."

יתכן שהם גם שופכים מעט אור על בעיית הפרסק הסופית.

בעיית Parsec הסופית

בעיית הפרסק הסופית היא מרכזית להבנתנו במיזוגים של חור שחור בינארי. זו בעיה תיאורטית שאומרת שכששני חורים שחורים מתקרבים זה לזה, האנרגיה המסלולית המופרזת שלהם מונעת מהם להתמזג. הם יכולים להגיע תוך כמה שנות אור ואז התהליך המיזוג מתייצב.

כאשר שני חורים שחורים מתקרבים זה לזה בתחילה, מסלולי ההיפרבוליות שלהם מעבירים אותם ממש אחד אל השני. עם הזמן, כששני החורים מתקשרים עם כוכבים בסביבתם, הם מקלעים בכוכבים בכבדות, ומעבירים חלק מהאנרגיה המסלולית שלהם לכוכב בכל פעם שהם עושים זאת. פליטת גלי הכבידה מורידה גם את אנרגיית החורים השחורים.

בסופו של דבר שני החורים השחורים השליכו מספיק אנרגיה מסלולית כדי להאט ולהתקרב זה לזה יותר מקרוב, ולהגיע לתוכם רק כמה פרסקים זה מזה. הבעיה היא שככל שהם סוגרים את המרחק, יותר ויותר חומר נפלט מסביבתם באמצעות זריקת קלע. זה אומר שאין יותר חשיבות לחורים השחורים לקיים אינטראקציה ולהשיל יותר אנרגיה מסלולית. בשלב זה, התערובת מתמזגת. או שזה צריך.

עם זאת, אסטרופיזיקאים יודעים כי חורים שחורים מתמזגים מכיוון שהם עדים לגלים הכבידה העוצמתיים. למעשה, LIGO (Observatory Gravitational-Wave Observatory Laser) מגלה מיזוג חור שחור בערך פעם בשבוע. האופן בו הם מתמזגים זה עם זה נקרא בעיית הפרסק הסופית.

הצוות שעומד מאחורי מחקר זה חושב שאולי יש להם תשובה. הם חושבים כי חור שחור שלישי, כמו שצפו במערכת זו, יכול לספק את הדחיפה הדרושה בכדי לגרום לשני חורים להתמזג. כאשר זוג חורים שחורים במערכת טרינרית מתקרבים זה לזה, החור השלישי יכול להשפיע עליהם כדי לסגור את הפרסק האחרון ולהתמזג.

על פי הדמיות מחשב, כ -16% מזוגות החורים השחורים העל-מסיביים בגלקסיות המתנגשות יתקיימו אינטראקציה עם החור השחור העל-מסיבי לפני שהם מתמזגים. מיזוגים אלה היו מייצרים גלי כבידה, אך הבעיה היא שגלים אלו היו בתדירות נמוכה מדי מכדי לאתר LIGO או המצפה VIRGO.

כדי לאתר זאת, יתכן שמדענים יצטרכו להסתמך על מצפים עתידיים כמו LISA, אנטנת החלל הלייזר של אינטראסטר הלייזר של ESA / NASA. LISA תבחין בגלי כבידה בתדר נמוך יותר מאשר LIGO או VIRGO והיא מצוידת טוב יותר למצוא חורים שחורים סופר-מסיביים המתמזגים.

העיתון המציג תוצאות אלה נקרא "A Triple AGN in Mid-Infrared Selected Late Stage Stage מיזוג."