Các nhà thiên văn học đã phát hiện ra ba lỗ đen siêu lớn (SMBH) ở trung tâm của ba thiên hà va chạm cách Trái đất một tỷ năm ánh sáng. Đây là bằng chứng cho thấy cả ba cũng là hạt nhân thiên hà hoạt động (AGN,) đang ngấu nghiến vật chất và phát sáng rực rỡ.
Phát hiện này có thể làm sáng tỏ vấn đề Parsec cuối cùng, một vấn đề tồn tại lâu dài trong vật lý thiên văn và sáp nhập lỗ đen.
Các nhà thiên văn học đã tìm thấy ba SMBH trong dữ liệu từ nhiều kính thiên văn, bao gồm Khảo sát bầu trời kỹ thuật số Sloan (SDSS), Đài quan sát tia X Chandra và Đài quan sát khảo sát hồng ngoại trường rộng (WISE.) Ba lỗ đen được bọc trong một gần như sự kiện sử thi không thể tưởng tượng được; sự hợp nhất của ba thiên hà. Những sự hợp nhất bộ ba này có thể đóng một vai trò quan trọng trong việc làm thế nào các lỗ đen lớn nhất phát triển theo thời gian.
Đây là bằng chứng mạnh mẽ nhất được tìm thấy đối với một hệ thống ba người tích cực nuôi dưỡng các lỗ đen siêu lớn.
Ryan Pfeifle, Đại học George Mason, Tác giả chính.
Các nhà thiên văn học đã tìm thấy nó không mong đợi tìm thấy ba lỗ đen ở trung tâm của sự hợp nhất ba thiên hà.
Ryan Chúng tôi chỉ tìm kiếm các cặp hố đen vào thời điểm đó, tuy nhiên, thông qua kỹ thuật lựa chọn của chúng tôi, chúng tôi tình cờ phát hiện ra hệ thống tuyệt vời này, Ryan cho biết Ryan Pfeifle của Đại học George Mason ở Fairfax, Virginia, tác giả đầu tiên của một bài báo mới ở Tạp chí Vật lý thiên văn mô tả những kết quả này. Đây là bằng chứng mạnh mẽ nhất được tìm thấy đối với một hệ thống ba người tích cực nuôi dưỡng các lỗ đen siêu lớn.
Ba hệ thống lỗ đen rất khó phát hiện vì có rất nhiều thứ đang diễn ra trong khu phố của họ. Chúng phủ đầy khí và bụi khiến chúng gặp khó khăn khi nhìn vào. Trong nghiên cứu này, phải mất một số kính viễn vọng hoạt động trong các phần khác nhau của phổ điện từ để khám phá ra ba lỗ hổng. Nó cũng lấy công việc của một số nhà khoa học công dân.
Họ không chỉ khó phát hiện mà còn hiếm. Đồng tác giả của Shobita Satyapal, cũng là của George Mason, cũng cho rằng các hệ thống như vậy thực sự là hậu quả tự nhiên của sự hợp nhất thiên hà, mà chúng tôi nghĩ là cách các thiên hà phát triển và phát triển.
SDSS là người đầu tiên phát hiện ra sự hợp nhất ba lần này trong ánh sáng khả kiến, nhưng chỉ qua Galaxy Zoo, một dự án khoa học công dân, nó được xác định là một hệ thống các thiên hà va chạm. Sau đó, WISE thấy rằng hệ thống đang phát sáng trong vùng hồng ngoại, cho thấy rằng nó đang ở trong giai đoạn sáp nhập thiên hà khi có nhiều hơn một lỗ đen dự kiến sẽ được cho ăn.
Tuy nhiên, dữ liệu của Sloan và WISE chỉ là những manh mối trêu ngươi, và các nhà thiên văn học đã chuyển sang Đài thiên văn Chandra và Kính viễn vọng hai mắt lớn (LBT) để xác nhận thêm. Các quan sát của Chandra cho thấy có các nguồn tia X sáng ở trung tâm của mỗi thiên hà. Đó chính xác là nơi các nhà khoa học mong đợi tìm thấy SMBH.
Nhiều bằng chứng cho thấy SMBH đã đến từ vệ tinh Kính viễn vọng Hạt nhân (NuSTAR) của Chandra và NASA. Họ tìm thấy bằng chứng về một lượng lớn khí và bụi gần một trong những lỗ đen. Điều đó mong đợi khi các lỗ đen đang hợp nhất. Dữ liệu ánh sáng quang học khác từ SDSS và LBT đã cung cấp bằng chứng quang phổ cho thấy đặc tính của một trong ba SMBH.
Quang phổ của Quang có chứa rất nhiều thông tin về một thiên hà, đồng tác giả Christina Manzano-King của Đại học California, Riverside cho biết. Chúng thường được sử dụng để xác định tích cực tích tụ các lỗ đen siêu lớn và có thể phản ánh tác động của chúng đối với các thiên hà mà chúng sinh sống.
Với công trình này, nhóm các nhà thiên văn học đã phát triển một cách để tìm thêm nhiều hệ thống lỗ đen ba. Thông qua việc sử dụng các đài quan sát lớn này, chúng tôi đã xác định được một cách mới để xác định ba lỗ đen siêu lớn. Mỗi kính viễn vọng cung cấp cho chúng ta một manh mối khác nhau về những gì mà xảy ra trong các hệ thống này, Pfeifle nói. Tôi hy vọng sẽ mở rộng công việc của mình để tìm ra nhiều bộ ba hơn bằng cách sử dụng kỹ thuật tương tự.
Họ cũng có thể đã làm sáng tỏ vấn đề Parsec cuối cùng.
Vấn đề Parsec cuối cùng
Vấn đề Parsec cuối cùng là trọng tâm đối với sự hiểu biết của chúng ta về việc sáp nhập lỗ đen nhị phân. Đó là một vấn đề lý thuyết cho biết khi hai lỗ đen tiếp cận nhau, năng lượng quỹ đạo quá mức của chúng ngăn chúng không hợp nhất. Họ có thể nhận được trong vòng một vài năm ánh sáng, sau đó là quá trình hợp nhất gian hàng.
Khi hai lỗ đen ban đầu tiếp cận nhau, quỹ đạo hyperbol của chúng đưa chúng qua nhau. Theo thời gian, khi hai lỗ tương tác với các ngôi sao trong vùng lân cận, chúng bắn các ngôi sao một cách hấp dẫn, chuyển một phần năng lượng quỹ đạo của chúng sang một ngôi sao mỗi khi chúng làm điều đó. Sự phát xạ của sóng hấp dẫn cũng làm giảm năng lượng của lỗ đen.
Cuối cùng, hai lỗ đen tỏa đủ năng lượng quỹ đạo để làm chậm lại và tiếp cận nhau chặt chẽ hơn, và đến bên trong chỉ một vài phân tích lẫn nhau. Vấn đề là, khi họ thu hẹp khoảng cách, ngày càng có nhiều vật chất được đẩy ra khỏi vùng lân cận của họ thông qua việc bắn trượt. Điều đó có nghĩa là không có vấn đề gì để các lỗ đen tương tác với nhau và làm tăng thêm năng lượng quỹ đạo. Tại thời điểm đó, quá trình sáp nhập gian hàng. Hoặc nó nên.
Tuy nhiên, các nhà vật lý thiên văn biết rằng các lỗ đen hợp nhất bởi vì họ đã chứng kiến các sóng hấp dẫn mạnh mẽ. Trên thực tế, LIGO (Đài quan sát sóng hấp dẫn sóng giao thoa laser) đang khám phá ra một sự hợp nhất lỗ đen khoảng một lần một tuần. Làm thế nào chúng hợp nhất với nhau ở cuối được gọi là vấn đề phân tích cú pháp cuối cùng.
Nhóm nghiên cứu đằng sau nghiên cứu này nghĩ rằng họ có thể có câu trả lời. Họ nghĩ rằng một lỗ đen thứ ba, giống như họ đã quan sát thấy trong hệ thống này, có thể cung cấp sự gia tăng cần thiết để có được hai lỗ để hợp nhất. Khi một cặp lỗ đen trong hệ thống tam giác tiếp cận nhau, lỗ thứ ba có thể tác động đến chúng để đóng phân tích cú pháp cuối cùng và hợp nhất.
Theo các mô phỏng trên máy tính, khoảng 16% các cặp lỗ đen siêu lớn trong các thiên hà va chạm sẽ tương tác với một lỗ đen siêu lớn thứ ba trước khi chúng hợp nhất. Những sự hợp nhất đó sẽ tạo ra sóng hấp dẫn, nhưng vấn đề là những sóng đó sẽ có tần số quá thấp để LIGO hoặc đài quan sát VIRGO phát hiện.
Để phát hiện những thứ đó, các nhà khoa học có thể phải dựa vào các đài quan sát trong tương lai như LISA, ăng ten không gian giao thoa kế laser ESA / NASA. LISA sẽ quan sát sóng hấp dẫn tần số thấp hơn LIGO hoặc VIRGO và được trang bị tốt hơn để tìm ra các lỗ đen siêu lớn hợp nhất.
Bài viết trình bày những kết quả này có tiêu đề là Một AGN Triple AGN trong Công cụ sáp nhập Galaxy giai đoạn cuối được chọn hồng ngoại.
Hơn:
- Thông cáo báo chí: Đã tìm thấy: Ba lỗ đen trên khóa học va chạm
- Tài liệu nghiên cứu: Một AGN ba trong một sáp nhập thiên hà giai đoạn cuối được chọn hồng ngoại
- Wikipedia: Vấn đề Parsec cuối cùng
- LISA: Anten không gian giao thoa kế laser
