Badania międzynarodowego zespołu naukowców ujawniły kluczowe informacje na temat dynamiki czarnych dziur w masywnych dyskach w centrach galaktyk.
Opublikowane w Monthly Notices of the Royal Astronomical Society (MNRAS) badania pokazują skomplikowane procesy rządzące tym, kiedy i gdzie czarne dziury zwalniają i oddziałują ze sobą, co potencjalnie prowadzi do fuzji.
Wyniki badań rzuciły światło na emisje fal grawitacyjnych wynikające z łączenia się czarnych dziur, zdarzenia wykrywane przez instrumenty takie jak Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory (LIGO).
Kiedy dwie czarne dziury zbliżają się do siebie zbytnio, zaburzają czasoprzestrzeń, emitując fale grawitacyjne, zanim ostatecznie połączą się w jedną.
Badania skupiały się na centrach galaktyk, w których czarne dziury mogą się wielokrotnie łączyć ze względu na masywne przyciąganie grawitacyjne supermasywnej czarnej dziury w jądrze.
Dodatkowo, obecność masywnego dysku akrecyjnego gazu przyczynia się do jasności tych galaktyk, klasyfikując je jako galaktyki aktywne (AGN).
Interakcja pomiędzy mniejszymi czarnymi dziurami a otaczającym je gazem powoduje ich migrację w obrębie dysku i gromadzenie się w regionach znanych jako pułapki migracyjne. Pułapki te zwiększają prawdopodobieństwo bliskich spotkań między czarnymi dziurami, potencjalnie prowadzących do fuzji.
Dr Evgeni Grishin ze Szkoły Fizyki i Astronomii Uniwersytetu Monash, który kierował badaniami wraz z naukowcami z Uniwersytetu Hebrajskiego w Jerozolimie, porównał to zjawisko do ruchliwego skrzyżowania bez działającej sygnalizacji świetlnej.
Sprawdziliśmy, ile i gdzie mamy te ruchliwe skrzyżowania – powiedział dr Grishin.
Efekty termiczne odgrywają kluczową rolę w tym procesie, wpływając na lokalizację i stabilność pułapek migracyjnych – dodał dr Grishin.
Jedną z konsekwencji jest to, że nie widzimy pułapek migracyjnych występujących w galaktykach aktywnych o dużej jasności.
Wyniki badań pogłębiają naszą wiedzę na temat łączenia się czarnych dziur, a także mają szersze implikacje dla astronomii fal grawitacyjnych, astrofizyki wysokich energii, ewolucji galaktyk i sprzężenia zwrotnego AGN.
Pomimo tych znaczących odkryć, wiele na temat fizyki czarnych dziur i otaczających je środowisk pozostaje nieznanych – powiedział dr Grishin.
Jesteśmy podekscytowani wynikami i jesteśmy teraz o krok bliżej od odkrycia, gdzie i jak czarne dziury łączą się w jądrach galaktyk – dodał.
Przyszłość astronomii fal grawitacyjnych i badań nad galaktykami aktywnymi jest wyjątkowo obiecująca.
Opracowanie:
Agnieszka Nowak
Więcej informacji:
- Black Hole “traffic jams” discovered in galactic centres, international study finds
- The effect of thermal torques on AGN disc migration traps and gravitational wave populations
Źródło: Monash University
Na ilustracji: Wizja artystyczna centralnej supermasywnej czarnej dziury. Źródło: Monash University
