Przejdź do treści

Pary supermasywnych czarnych dziur nie takie powszechne jak uważano

Według nowych badań przeprowadzonych przez astronomów, którzy przeanalizowali dane z obserwatorium radioastronomicznego Very Large Array najprawdopodobniej w centrach dużych galaktyk znajduje się mniej par supermasywnych czarnych dziur orbitujących wokół wspólnego środka masy niż wcześniej uważano.

W centrum masywnych galaktyk znajdują się potężne czarne dziury o masie milionów mas Słońca. Gdy dwie tego typu galaktyki zderzą się ze sobą, ich supermasywne czarne dziury rozpoczynają swoisty taniec, który kończy się połączeniem dwóch czarnych dziur w jedną. Taki proces według naukowców może być źródłem od dawna poszukiwanych fal grawitacyjnych, których jak dotąd nie udało się bezpośrednio zaobserwować.
"Odkrycie fal grawitacyjnych będzie stanowiło kolejny wielki krok w rozwoju astrofizyki i pozwoli na nowo spojrzeć na wszechświat jako całość," powiedział David Roberts (Brandeis University), który jest głównym autorem badań. "Istotne jest, abyśmy posiadali jak najwięcej informacji o źródle fal," dodał.

Astronomowie na całym świecie rozpoczęli programy monitorowania szybko obracających się pulsarów w Drodze Mlecznej w celu wykrycia fal grawitacyjnych. Owe programy skupiają się na mierzeniu przesunięć w sygnale pulsara, których sprawcą mogłyby być fale grawitacyjne zakłócające tkankę czasoprzestrzeni. Pulsary to obracające się, supergęste gwiazdy neutronowe emitujące strumienie światła i fal radiowych, które umożliwiają precyzyjny pomiar tempa ich obrotu.

Roberts wraz ze współpracownikami zbadali zestaw galaktyk klasyfikowanych jako "radiogalaktyki w kształcie litery X", których osobliwa budowa wskazywała, że być może dżety superszybkich cząsteczek wyrzucane przez dyski materii krążące wokół centralnej czarnej dziury mogą zmienić swój kierunek. Według astronomów taka zmiana mogłaby być spowodowana wcześniejszym połączeniem z inną galaktyką, które to zjawisko mogłoby zmienić nachylenie osi obrotu czarnej dziury, a tym samym zmianę kierunku emitowanych przez nią dżetów.
Bazując na wcześniej stworzonej liście 100 takich obiektów naukowcy zebrali dane archiwalne z obserwatorium VLA, aby stworzyć bardziej szczegółowe obrazy 52 z nich. Po dokładnym zbadaniu uzyskanych w ten sposób obrazów naukowcy doszli do wniosku, że jedynie w 11 przypadkach można mówić o "faktycznych" kandydatach na połączenie galaktyk, które spowodowało zmianę kierunku emitowania dżetów radiowych. W pozostałych galaktykach zmiany kierunku dżetów były spowodowane innymi procesami.

Ekstrapolując z tych wyników, astronomowie oszacowali, że mniej niż 1,3% galaktyk intensywnie emitujących promieniowanie radiowe doświadczyło łączenia z inną galaktyką. To pięć razy mniej niż wcześniej przewidywano.
"To może znacznie obniżyć ilość fal grawitacyjnych pochodzących z radiogalaktyk w kształcie X, w stosunku do wcześniejszych szacunków," powiedział Roberts. "W celu lepszego zrozumienia podstawowych praw fizycznych będziemy musieli znaleźć sposób powiązania obserwowanych fal grawitacyjnych z obiektami obserwowanymi jako źródła promieniowania elektromagnetycznego, np. w zakresie radiowym."
Fale grawitacyjne zostały przewidziane przez Alberta Einsteina w 1916 roku jako element jego ogólnej teorii względności. Pierwszy dowód istnienia fal zaobserwowano podczas obserwacji pulsara okrążającego inną gwiazdę w układzie odkrytym przez Josepha Taylora i Russella Hulse'a w 1974 roku. Obserwacje tej pary na przestrzeni kilku lat pozwoliły zaobserwować degenerację orbity w tempie dokładnie przewidzianym równaniami Einsteina, które uwzględniają utratę energii w postaci fal grawitacyjnych.

Niemniej jednak jak dotąd nie udało się bezpośrednio zaobserwować fal grawitacyjnych.
Naukowcy opublikowali wyniki swoich badań oraz analizę w dwóch artykułach w czasopismach Astronomical Journal Letters oraz Astrophysical Journal Supplements.

Więcej informacji:

Źródło: National Radio Astronomy Observatory