Koristeći podatke pohranjene u arhivu teleskopa Gemini North, tim astronoma uspio je izmjeriti najmasivniji par supermasivnih crnih rupa ikad otkriven. Fenomen spajanja dviju supermasivnih crnih rupa, iako dugo anticipiran, do sada nije bio zabilježen u promatranjima. Ovaj monumentalni binarni sustav pruža dragocjene uvide u rijetkost takvih događaja u svemiru.
Središte gotovo svake masivne galaksije krije supermasivnu crnu rupu. Spajanjem dviju takvih galaksija, njihove središnje crne rupe mogu formirati binarni sustav, nalazeći se u gravitacijskoj vezi. Postoji pretpostavka da su takvi binarni sustavi suđeni da se konačno spoje, no to do sada nije zabilježeno. Dugogodišnje debate u astronomskim krugovima fokusirane su na istraživanje mogućnosti takvog spajanja. U znanstvenom radu objavljenom u časopisu The Astrophysical Journal, tim astronoma predstavio je nove uvide o ovoj temi.
Supermasivnecrnie rupe unutar eliptične galaksije B2 0402+379
Za analizu binarnog sustava supermasivnih crnih rupa unutar eliptične galaksije B2 0402+379, tim se poslužio podacima s teleskopa Gemini North na Havajima, ključnog dijela Međunarodne opservatorije Gemini. Ovaj je sustav jedinstven po tome što je jedini binarni sustav supermasivnih crnih rupa razlučen s dovoljno detalja da se oba objekta vide odvojeno, držeći rekord za najmanju izmjerenu udaljenost između dviju crnih rupa – svega 24 svjetlosne godine. Unatoč predviđanjima o moćnom spajanju, daljnja istraživanja otkrila su da je par bio zaustavljen na ovoj udaljenosti više od tri milijarde godina, što izaziva pitanja o razlozima ovog zastoja.
U nastojanju da bolje razumiju dinamiku ovog sustava i zašto spajanje stagnira, tim je proučavao arhivske podatke dobivene pomoću Gemini Multi-Object Spectrographa (GMOS) s teleskopa Gemini North. To im je omogućilo mjerenje brzina zvijezda u neposrednoj blizini crnih rupa.
“Izvanredna preciznost GMOS-a omogućila nam je detaljno mapiranje brzina zvijezda s približavanjem centru galaksije,” istaknuo je Roger Romani, profesor fizike na Sveučilištu Stanford i suautor studije. “Zahvaljujući tome, mogli smo procijeniti ukupnu masu crnih rupa.”
28 milijardi puta veća od ukupne mase Sunca
Masa binarnog sustava procijenjena je na nevjerojatnih 28 milijardi puta veću od mase Sunca, čime je ovaj par postao najteži binarni sustav crnih rupa ikada izmjeren. Ovaj podatak ne samo da daje vrijedan kontekst formiranju binarnog sustava i povijesti matične galaksije, već potvrđuje i teoriju da masa supermasivnog binarnog sustava crnih rupa ima ključnu ulogu u odgodi potencijalnog spajanja.
“Arhiva podataka Međunarodne opservatorije Gemini predstavlja pravo bogatstvo neistraženih znanstvenih otkrića,” naglasio je Martin Still, direktor programa NSF-a za Međunarodnu opservatoriju Gemini. “Procjena mase ovog izuzetnog binarnog sustava supermasivnih crnih rupa predstavlja impresivan primjer potencijala koji pruža istraživanje ovog bogatog arhiva.”
Razumijevanje kako se ovaj binarni sustav formirao ključno je za predviđanje mogućnosti i vremena spajanja. Određeni tragovi ukazuju na to da je sustav nastao kroz višestruka spajanja galaksija. Primjerice, B2 0402+379 opisan je kao “fosilni skup”, što ukazuje na proces u kojem se cijeli skup galaksija spaja u jednu veliku galaksiju. Prisutnost dviju supermasivnih crnih rupa s ogromnom kombiniranom masom sugerira da su nastale spajanjem više manjih crnih rupa iz različitih galaksija.
Spajanja supermasivnih crnih rupa
Nakon spajanja galaksija, supermasivne crne rupe ne sudaraju se direktno. Umjesto toga, započinju proces kruženja jedna oko druge, uspostavljajući međusobnu orbitu. Energija se s vremenom prenosi od crnih rupa na okolne zvijezde, dovodeći do postepenog približavanja crnih rupa sve dok nisu odvojene samo svjetlosnim godinama, kada gravitacijsko zračenje inicira spajanje. Iako je ovaj proces promatran kod parova crnih rupa zvjezdanih masa – prvi put zabilježen 2015. godine kroz detekciju gravitacijskih valova – kod binarnih sustava supermasivnih crnih rupa još uvijek nije zabilježen.
Nova saznanja o ogromnoj masi ovog sustava upućuju na to da bi za usporavanje orbite binarnog sustava dovoljno da dođu ovoliko blizu, bio potreban iznimno velik broj zvijezda. Izgleda da su crne rupe tijekom procesa izbacile gotovo svu materiju iz svoje blizine, ostavivši jezgru galaksije bez zvijezda i plina. Bez dodatne materije za usporavanje orbite, spajanje je ušlo u završnu fazu stagnacije.
“Čini se da galaksije s manje masivnim parovima crnih rupa imaju dovoljno zvijezda i mase da ih brzo dovedu do spajanja,” objasnio je Romani. “Međutim, zbog iznimne mase ovog para, bio je potreban velik broj zvijezda i plina. Binarni sustav je, međutim, ispraznio centralni dio galaksije od takve materije, ostavljajući proces spajanja u zastoju i otvoren za daljnja istraživanja.”
Upitno spajanje
Još uvijek je neizvjesno hoće li par prevladati trenutnu stagnaciju i konačno se spojiti u skorijoj budućnosti ili će ostati u orbiti bez promjena. U slučaju spajanja, proizvedeni gravitacijski valovi bili bi stotinu milijuna puta snažniji od onih koji nastaju spajanjem crnih rupa zvjezdanih masa.
Postoji šansa da bi dodatno spajanje galaksija, koje bi u sustav unijelo novi materijal ili čak treću crnu rupu, moglo dovoljno usporiti njihovu orbitu da dođe do spajanja. Ipak, s obzirom na to da je B2 0402+379 fosilni skup, vjerojatnost za još jedno spajanje galaksija je niska.
“Iščekujemo buduća istraživanja jezgre B2 0402+379, tijekom kojih ćemo analizirati prisutnost plina,” rekao je Tirth Surti, student preddiplomskog studija na Sveučilištu Stanford i glavni autor studije. “To će nam omogućiti dodatne uvide u mogućnost konačnog spajanja supermasivnih crnih rupa ili njihovog ostanka u binarnom odnosu.
Pozdrav svima! Hvala što čitate Kozmos.hr! Ja sam Ivan i dugi niz godina pišem o svermiu, astronomiji, znanosti, povijesti i arheologiji, a imao sam priliku sudjelovati i u dokumentarcima Science Discovery-ja te History Channel-a.
