Nepāra sprauslas var būt signāla divkārši melni caurumi

Nelieli, izliekti un citādi neparasti plazmas stari no galaktikām var izsekot divu supermasīvu melno caurumu deju dejām.

Gandrīz katras lielās galaktikas kodolā ir gigantisks melnais caurums. Bet daudzām galaktikām var būt vairāk nekā viena, patiesībā mēs no tām gaidām: Kad galaktikas saplūst, veidojot jaunu zvaigžņu metropoli, to centrālajiem supermasīvajiem melnajiem caurumiem vajadzētu lēnām migrēt uz jauno galaktisko centru un apvienoties kopā neizteiksmīgā iedvesmā.

Galaktika Cygnus A "spīd" radiofrekvencēs (redzētas šeit), kas nāk no relativistiskiem elektroniem, kas rāvējslēdzi gar sprauslām, kas izšautas no centrālā melnā cauruma un nogulsnētas milzu "radio daivās".
NRAO / AUI

Astronomi apkopo pierādījumus par to, ka šie gigantisku melno caurumu pāri pastāv, sākot ar spektrālajiem modeļiem kvēlojumā no gāzes ap melnajiem caurumiem līdz pagarinātām X formas konstrukcijām, kuras, iespējams, izpūstas ar strūklu no viena melnā cauruma, kas piekāvis otru. Bet novērotājiem bija grūtības atrast tādus, kas atrodas mazāks par 1 parsku (3, 26 gaismas gadi) attālumā. Kandidātu skaits ne tuvu nav tik liels, kā tika gaidīts, skaidro Mičs Begelmans (Kolorādo universitāte, Boulder).

Tā ir problēma. Apvienošanās ir galvenā galaktiku evolūcijas sastāvdaļa. Kataklizmiskākās sagrāves mēdza notikt dažos pirmajos Visuma miljardos gadu, taču mūsdienās lielās galaktikas joprojām sagrauj mazās un norij tās gabalos. Simulācijas liecina, ka daudzi lieli melnie caurumi varētu svārstīties tādu galaktiku nomalēs kā Piena Ceļš, un vismaz dažiem miljardiem gadu būtu jādod ceļš uz galaktiku kodoliem. Īsāk sakot, supermasīvie melno caurumu binārie attēli ir galaktiku apvienošanās - dabisks iznākums.

Turklāt teorētiķi joprojām cenšas izdomāt, kā lielākie melnie caurumi izlec pēdējo dažu gaismas gadu šķērsli un apvienojas. Aprēķini liecina, ka tie varētu iestrēgt savā vietā. Ja tā, tad vajadzētu būt daudz melnajiem caurumiem, kas lemti palikšanai šajā rokas garumā viens no otra.

Kā daļu no pastāvīgajiem centieniem atrast tuvu bināros failus, Martins Krause (Tasmānijas Universitāte, Austrālija un Hertfordšīras Universitāte, Lielbritānija) un starptautiska komanda izpētīja esošās radio kartes ar 33 galaktikām, kuru centrālie melnie caurumi šauj intensīvas, šauras relativistiskas daļiņas desmitiem tūkstošu gaismas gadu. Parasti šīs strūklas pārvietojas pa ballistisko trajektoriju, izpūšot gāzienā ap galaktiku humongās daivas, kas nūjas galā var izskatīties kā kokvilnas konfekšu vate. Bet, ja melnais caurums, kas palaiž strūklu, riņķo ap citu melno caurumu, tad strūklas orientācija ar laiku mainīsies.

Šīs izmaiņas notiek divu iemeslu dēļ. Pirmkārt, ir liela cilpas kustība, kad melnais caurums pārvietojas pa savu orbītu, izveidojot paplašinošu spirālveida zīmējumu, kura lielums ir atkarīgs no tā, cik ilgi orbītā notiek. Otrkārt, melnais caurums apvij apkārt, jo melnais caurums šķērso savādi izlocīto kosmosa laika ainavu, ko rada binārie.

Lidmašīna reģistrē šīs izmaiņas dažādos veidos. Dažreiz strūkla var norādīt uz daivas malu, no kuras tā pūta, nevis mucas lejup, kā mēs to sagaidām. Dažreiz tas atstās karsto punktu gredzenu, jo tas ved pāri daivai. Dažreiz tas izliekas bez skaidra paskaidrojuma. Dažreiz šie efekti tiek atspoguļoti abās galaktikas pusēs simetriskā modelī, ko jūs varētu gaidīt, ja tie nāk no divām strūklām, kas izvadītas no tā paša objekta.

No 33 avotiem, ko pētīja komanda, 24 (73%) parādīja vismaz divus no šiem efektiem. No tiem 14 (42%) bija vismaz trīs pazīmes.

Neviens viennozīmīgs gadījums nav parādījies, lai gan, kā astronomi paskaidro Karaliskās astronomiskās biedrības 1. janvāra mēneša paziņojumos, bieži pētītais Cygnus A izskatās daudzsološs: Tā nepārprotami ārpus ass esošā strūkla varētu rasties, ja katru gadu apkārt riņķo melnu caurumu pāris. 18 gadi galaktikas kodolā, kas atbilst (ļoti aptuveni) gaismas gadam starp diviem objektiem. (Tas atšķiras no noslēpuma objekta Cygnus A, kas varētu būt ēstās galaktikas kodols.)

Rezultāti papildina Deivida Roberta (Brandeis universitāte), Lakshmi Saripalli (Raman Research Institute, Indija) un viņu kolēģu, kuri pēta S- vai Z-formas galaktiku aizplūšanu, kas sniedz Roberta aprakstīto kā dramatisko pierādījumu reaktīvo kustību. Apvienojot šos un citus pētījumus, šķiet ticams, ka masveida galaktikās ir ievērojams supermasīvo melno caurumu bināro biedru skaits, viņš saka.

Bet citi faktori varētu izskaidrot Krāsa un viņa kolēģu radītos šķēršļus, slīpumus un parūkas. Viena no iespējām ir izmaiņas gāzes diskos, kas aizsedz melnos caurumus un vada strūklu, brīdina Džūlija Komerforda (Kolorādo Universitāte, Boulder), kura arī medī šādus bināros failus.

Būs grūti apstiprināt kādu no 33 kandidātiem - vienīgā iespēja ir gagantuāna galaktika M87, kurā domājamais pāris varētu izraidīt gravitācijas viļņus, kurus mēs varētu atklāt ar pulsa masīvu. Tātad, lai arī daudzsološi, šiem kandidātiem diemžēl būs jāpaliek kandidātiem tuvākajā nākotnē.

Atsauce:

MGH Krause et al. “Cik bieži ir tuvu supermasīvi bināri melni caurumi jaudīgos strūklas avotos?” Karaliskās astronomiskās biedrības ikmēneša paziņojumi . 2019. gada 1. janvāris.