Ученые изучают, что происходит при столкновении трех галактик с огромными черными дырами внутри

Что происходит при столкновении трех галактик с огромными черными дырами в центре каждой? Новое исследование с использованием рентгеновской обсерватории НАСА Чандра и нескольких других телескопов раскрывает новую информацию о том, сколько черных дыр яростно растет после этих галактических столкновений.

Астрономы хотят больше узнать о столкновениях галактик, потому что последующие слияния – это ключевой способ роста галактик и гигантских черных дыр в их ядрах в течение космического времени.

«Было проведено множество исследований того, что происходит со сверхмассивными черными дырами при слиянии двух галактик, – сказала Ади Фурд из Стэнфордского университета, руководившая исследованием. – Наша одна из первых, кто систематически исследует, что происходит с черными дырами, когда три галактики объединяются».

Она и ее коллеги определили системы слияния тройных галактик, сопоставив архивы – содержащие данные, которые теперь общедоступны – миссии НАСА WISE и Sloan Digital Sky Survey (SDSS), с архивом Chandra. Используя этот метод, они обнаружили семь тройных слияний галактик, расположенных на расстоянии от 370 миллионов до одного миллиарда световых лет от Земли.

слияния галактик с черными дырами

Используя специализированное программное обеспечение, разработанное Фурд для ее докторской диссертации в Университете Мичигана в Анн-Арборе, команда исследовала данные Чандры, нацеленные на эти системы, чтобы обнаружить источники рентгеновского излучения, отмечающие местоположение растущих сверхмассивных черных дыр. Когда материал падает в сторону черной дыры, он нагревается до миллионов градусов и производит рентгеновские лучи.

Чандра с ее острым рентгеновским зрением идеально подходит для обнаружения растущих сверхмассивных черных дыр при слияниях. Связанные с ними источники рентгеновского излучения сложно обнаружить, потому что они обычно расположены близко друг к другу на изображениях и часто слабы. Программное обеспечение Фурд было разработано специально для поиска таких источников. Затем данные других телескопов использовались, чтобы исключить другие возможные источники рентгеновского излучения, не связанные со сверхмассивными черными дырами.

Результаты Фурд и ее команды показывают, что из семи слияний тройных галактик есть одна с одной растущей сверхмассивной черной дырой, четыре с двойной растущей сверхмассивной черной дырой и одна с тройной. Последнее тройное слияние, которое они изучили, похоже, произошло без рентгеновского излучения сверхмассивных черных дыр. В системах с множеством черных дыр расстояние между ними составляет примерно от 10000 до 30000 световых лет.

«Почему нас волнует процент попадания этих черных дыр? – говорит соавтор Джесси Рунно из Университета Вандербильта в Нэшвилле, штат Теннеси. – Потому что эта статистика может больше рассказать нам о том, как растут черные дыры и галактики, в которых они обитают ».

Как только они нашли доказательства ярких источников рентгеновского излучения в качестве кандидатов на рост сверхмассивных черных дыр в данных Chandra, исследователи включили архивные данные с других телескопов. Подобно второму арбитру, давшему оценку первоначальному вызову, эти данные подтверждали идею о том, что в объединенных галактиках присутствовали множественные черные дыры.

Чтобы сделать эти звонки, авторы изучили инфракрасные данные миссии WISE, инфракрасного астрономического спутника и двухмикронного телескопа All Sky Telescope, чтобы увидеть, как быстро формируются звезды в различных галактиках в их обзоре. Это позволило им оценить, сколько из обнаруженных рентгеновских лучей, вероятно, будет исходить от систем, излучающих рентгеновские лучи, содержащих массивные звезды, а не от растущей сверхмассивной черной дыры. Поскольку такие звездные системы молодые, они чаще встречаются, когда звезды образуются быстрее. Фурд и ее коллеги использовали эту технику, чтобы сделать вывод, что один из обнаруженных ими источников рентгеновского излучения, вероятно, принадлежит к коллекции звездных систем, излучающих рентгеновское излучение.

Данные Chandra и WISE показывают, что система с растущими сверхмассивными черными дырами имеет наибольшее количество пыли и газа. Это соответствует теоретическому компьютерному моделированию слияний, которое предполагает, что более высокие уровни газа возле черных дыр с большей вероятностью вызовут быстрый рост черных дыр.

Исследования тройных слияний могут помочь ученым понять, могут ли пары сверхмассивных черных дыр приближаться друг к другу так близко, что они создают рябь в пространстве-времени, называемую гравитационными волнами. Энергия, потерянная этими волнами, неизбежно приведет к слиянию черных дыр.

Обсерватория гравитационных волн с лазерным интерферометром (LIGO) и установка Virgo в Европе показали астрономам, что черные дыры в звездных скоплениях создают гравитационные волны и сливаются, но неизвестно, делают ли это сверхмассивные черные дыры.

«Существует «кошмарный сценарий», когда сверхмассивные черные дыры не могут потерять достаточно энергии, чтобы сблизиться и создать гравитационные волны, – сказал соавтор Майкл Косс из Eureka Scientific в Окленде, Калифорния. -Если это так, то в таких проектах, как LISA и системы хронирования пульсаров, не будет необходимости обнаруживать слияния сверхмассивных черных дыр».

Однако гравитационное взаимодействие третьей сверхмассивной черной дыры может предотвратить этот процесс торможения. Поэтому исследования сверхмассивных черных дыр в системах, в которых три галактики сливаются, важны для понимания того, может ли применяться кошмарный сценарий.

Читайте обзоры:

-->