Spiralna fuzja supermasywnych czarnych dziur

Spiralna fuzja supermasywnych czarnych dziur

Nowy model przybliża naukowców do zrozumienia różnorodności sygnałów świetlnych tworzonych, gdy dwie supermasywne czarne dziury (miliony i miliardy razy masywniejsze niż Słońce) spirali do kolizji. Po raz pierwszy symulacje komputerowe obejmujące fizyczne efekty ogólnej teorii względności Einsteina pokazują, że gaz w takich systemach będzie świecił głównie w świetle UV i promieni rentgenowskich.

Prawie każda galaktyka z parametrami Drogi Mlecznej zawiera czarną dziurę w środku. Obserwacje pokazują, że fuzje galaktyczne występują często, ale jak dotąd nikt nie był w stanie zobaczyć procesu zderzenia gigantycznych czarnych dziur. Naukowcy zauważyli jednak połączenie czarnych dziur o masie gwiezdnej (od trzech do kilkudziesięciu słonecznych) za pomocą LIGO. W konkretnym przypadku powstały fale grawitacyjne - falują w przestrzeni i czasie, poruszając się z prędkością światła.

Gaz świeci jasno w symulacjach komputerowych supermasywnych czarnych dziur o 40 orbitach od scalenia. Takie modele pomogą zidentyfikować prawdziwe przykłady takich systemów binarnych

Fuzje supermasywnych czarnych dziur będą trudniejsze do określenia. Faktem jest, że sama Ziemia jest zbyt głośna. Drga z drgań sejsmicznych i zmian grawitacyjnych spowodowanych zaburzeniami atmosferycznymi. Dlatego detektory muszą znajdować się w przestrzeni, zgodnie z planem LISA w latach 2030-tych. Należy zauważyć, że supermasywne układy binarne będą się różnić od ich mniejszych towarzyszy w środowisku bogatym w gaz. Naukowcy podejrzewają, że eksplozja supernowej, która tworzy czarną dziurę, również wydmuchuje większość otaczającego gazu. Czarna dziura jest tak szybko pochłaniana przez resztki, że po scaleniu nie ma już nic na „obiad” i nie pojawia się sygnał świetlny.

Ale nie zapominajmy, że fuzja supermasywnych czarnych dziur zachodzi na tle galaktycznej fuzji, co oznacza, że ​​istnieje eskorta z chmur gazu i pyłu, gwiazd i planet. Najprawdopodobniej zderzenie galaktyczne popycha dużą część tego materiału bliżej czarnych dziur, które nadal zasilają. W miarę zbliżania się siły magnetyczne i grawitacyjne podgrzewają pozostały gaz, a astronomowie mogą blokować sygnały.

Nowa symulacja pokazuje trzy orbity pary supermasywnych czarnych dziur na 40 orbitach z połączenia. Widać, że na tym etapie procesu światło emitowane jest tylko w świetle UV przy użyciu niektórych wysokoenergetycznych promieni rentgenowskich.

Ta 360-stopniowa wizja wysyła nas do środka dwóch wirujących supermasywnych czarnych dziur w odległości 30 milionów kilometrów od siebie z okresem orbity 46 minut. Możesz zobaczyć, jak czarne dziury zniekształcają tło gwiazdy i przechwytują światło. Charakterystyczną cechą jest pierścień fotonowy. Cały system będzie miał 1 milion mas słonecznych Trzy obszary emitującego światło gazu nagrzewają się, gdy łączą się czarne dziury. Tworzy to duży pierścień wokół systemu, jak również dwa mniejsze pierścienie wokół każdego. Wszystkie te obiekty emitują głównie promienie UV. Gdy gaz przepływa do mini-dysku z dużą prędkością, światło UV dysku styka się z każdą koroną czarnej dziury (obszar cząstek subatomowych wysokoenergetycznych powyżej i poniżej dysku). Gdy szybkość narastania jest niższa, plamy UV światła w stosunku do promieni rentgenowskich.

Na podstawie symulacji naukowcy oczekują, że promienie rentgenowskie powstałe przez „prawie scalenie” będą jaśniejsze niż w pojedynczych supermasywnych czarnych dziurach. Do symulacji superkomputer Blue Waters był używany przez 46 dni na rdzeniach 9600 obliczeniowych. Oryginalna symulacja szacuje temperaturę gazu. Zespół planuje udoskonalić kod, aby symulować zmianę parametrów systemu, takich jak temperatura, odległość, masa całkowita i tempo narastania. Naukowcy są zainteresowani zrozumieniem, co dzieje się z gazem przemieszczającym się między dwiema czarnymi dziurami.

Komentarze (0)
Szukaj