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 узнать больше о столкновениях галактик, потому что последующие слияния — это ключевой путь 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. Наша лаборатория — одна из первых, кто систематически изучает, что происходит с черными дырами, когда три галактики объединяются».
Ади Форд из Стэнфордского университета
Ученые 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.
Используя специализированное программное обеспечени, 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 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 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 со множеством черных дыр расстояние между ними составляет примерно от 10 000 до 30 000 световых лет.
«Почему нас волнует процент попадания этих черных дыр? Потому что эта статистика может больше рассказать нам о том, как растут черные дыры и галактики, в которых они обитают».
Джесси Рунно из Университета Вандербильта в Нашвилле, штат Теннеси
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.
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 рентгеновское излучение, содержащих массивные звезды, а не от растущей сверхмассивной черной дыры. Поскольку такие звездные системы молодые, они чаще встречаются, когда звезды образуются быстрее. Ученые 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 около 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 ряби в пространстве-времени, называемые 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 звездной массы создают гравитационные волны и сливаются, но неизвестно, делают ли это сверхмассивные черные дыры.
Читать еще:
Найдена самая старая в мире наскальная живопись.
Аборты и наука: что будет с детьми, которых родят.
Земля достигнет критической отметки температуры через 20 лет.
Продолжение рода без мужчин и жизнь на экзопланетах: как изменится мир за 80 лет.