Badania międzynarodowego zespołu naukowców ujawniły kluczowe informacje na temat dynamiki czarnych dziur w masywnych dyskach w centrach galaktyk.
Wyniki opublikowane w „Monthly Notices of the Royal Astronomical Society (MNRAS)” pokazują skomplikowane procesy rządzące tym, kiedy i gdzie czarne dziury zwalniają i oddziałują ze sobą, co potencjalnie prowadzi do fuzji. Pozwala to lepiej zrozumieć 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 zbytnio zbliżą się do siebie, zaburzają czasoprzestrzeń, emitując fale grawitacyjne, zanim ostatecznie połączą się w jedną czarną dziurę. Badacze skupili się na centrach galaktyk, w których czarne dziury mogą się wielokrotnie łączyć ze względu na masywne przyciąganie grawitacyjne supermasywnej czarnej dziury w jądrze, a obecność masywnego dysku akrecyjnego gazu przyczynia się do jasności tych galaktyk i sklasyfikowania ich jako galaktyk aktywnych (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, które zwiększają prawdopodobieństwo bliskich spotkań między czarnymi dziurami, potencjalnie prowadzących do fuzji.
Dr Evgeni Grishin ze Szkoły Fizyki i Astronomii Uniwersytetu Monash w Melbourne, który kierował badaniami wraz z naukowcami z Uniwersytetu Hebrajskiego w Jerozolimie, porównał to zjawisko do ruchliwego skrzyżowania bez działającej sygnalizacji świetlnej.
Sprawdziliśmy, ile mamy tych ruchliwych skrzyżowań i gdzie się one znajdują – powiedział dr Grishin. Efekty termiczne odgrywają kluczową rolę w tym procesie, wpływając na lokalizację i stabilność pułapek migracyjnych. Jedną z konsekwencji jest to, że nie widzimy pułapek migracyjnych występujących w galaktykach aktywnych o dużej jasności.
Opisywane wyniki 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 aspektów fizyki czarnych dziur i otaczających je środowisk pozostaje niejasnych – wskazał dr Grishin. Jesteśmy teraz o krok bliżej od odkrycia, gdzie i jak czarne dziury łączą się w jądrach galaktyk.
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
