천문학 자들은 서로 공전하는 3 개의 초 거대 블랙홀이있는 곳을 찾았다

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천문학 자들은 지구로부터 10 억 광년 떨어진 3 개의 충돌하는 은하의 중심에서 3 개의 초 거대 블랙홀 (SMBH)을 발견했다. 이것은 3 가지 모두 활동적인 은하 핵 (AGN)이 물질을 흔들고 밝게 빛나고 있다는 증거입니다.

이 발견은 천체 물리학과 블랙홀 합병의 오랜 문제인“최종 파섹 문제”에 대해 어느 정도 밝혀졌다.

천문학 자들은 Sloan Digital Sky Survey (SDSS), Chandra X-ray Observatory 및 WISE (Wide-field Infrared Survey Explorer)를 포함한 여러 망원경의 데이터에서 3 개의 SMBH를 발견했습니다. 3 개의 블랙홀은 거의 상상할 수없는 서사적 사건; 세 은하의 합병. 이 삼중 항 합병은 시간이 지남에 따라 가장 큰 블랙홀이 어떻게 성장하는지에 중요한 역할을 할 수 있습니다.

"이것은 초 거대 블랙홀을 적극적으로 먹이는 3 중 시스템에 대해 가장 강력한 증거입니다."
Ryan Pfeifle, George Mason University, 수석 저자.

그것을 발견 한 천문학 자들은 트리플 갤럭시 합병의 중심에서 3 개의 블랙홀을 찾을 것으로 기대하지 않았다.

"우리는 당시에 한 쌍의 블랙홀 만 찾고 있었지만, 우리의 선택 기법을 통해이 놀라운 시스템을 발견했습니다." 이러한 결과를 설명하는 천체 물리 저널. "이것은 초 거대 블랙홀을 적극적으로 먹이는 3 중 시스템에 대해 가장 강력한 증거입니다."

트리플 블랙홀 시스템은 주변 지역에 많은 일이 일어나기 때문에 발견하기가 어렵습니다. 가스와 먼지로 싸여있어보기가 어렵습니다. 이 연구에서는 세 개의 구멍을 발견하기 위해 전자기 스펙트럼의 다른 부분에서 작동하는 여러 망원경이 필요했습니다. 또한 일부 시민 과학자들의 연구가 필요했습니다.

발견하기 어려울뿐만 아니라 드문 경우입니다. 조지 메이슨 (George Mason)의 공동 저자 인 쇼 비타 사 티아 팔 (Shobita Satyapal)은“듀얼 및 트리플 블랙홀은 매우 드물다.

SDSS는이 3 중 합병을 가시 광선에서 처음으로 발견했지만 시민 과학 프로젝트 인 Galaxy Zoo를 통해서만 은하 충돌 시스템으로 확인되었습니다. 그런 다음 WISE는 시스템이 적외선에서 빛을 발하는 것을 보았습니다. 이는 블랙홀 중 하나 이상이 공급 될 것으로 예상되었을 때 은하 합병 단계에 있음을 나타냅니다.

슬론과 WISE 데이터는 단지 실마리를 밝히는 단서였으며, 천문학 자들은 더 확인하기 위해 찬드라 천문대와 대 안경 망원경 (LBT)을 사용했습니다. 찬드라 관측에 따르면 각 은하의 중심에는 밝은 엑스선 소스가있는 것으로 나타났습니다. 바로 과학자들이 SMBH를 찾을 것으로 기대하는 곳입니다.

SMBH가 Chandra와 NASA의 Nuclear Spectroscopic Telescope Array (NuSTAR) 위성에서 도착했다는 증거가 더 많이 있습니다. 그들은 블랙홀 중 하나 근처에서 많은 양의 가스와 먼지의 증거를 발견했습니다. 블랙홀이 합병 될 때 예상됩니다. SDSS와 LBT의 다른 광학 광 데이터는 세 가지 SMBH 공급의 특성에 대한 스펙트럼 증거를 제공했습니다.

리버 사이드 캘리포니아 대학교의 크리스티나 만자 노-킹 (Christina Manzano-King) 공동 저자는“광학 스펙트럼에는 은하에 대한 풍부한 정보가 포함되어있다. "그들은 일반적으로 활발히 증가하는 초 거대 블랙홀을 식별하는 데 사용되며 그들이 거주하는 은하에 미치는 영향을 반영 할 수 있습니다."

이 작업을 통해 천문학 자 팀은 이러한 트리플 블랙홀 시스템을 더 많이 찾을 수있는 방법을 개발했습니다. “이 주요 관측소를 사용하여 삼중 초 거대 블랙홀을 식별하는 새로운 방법을 확인했습니다. 각 망원경은 우리에게이 시스템에서 무슨 일이 일어나고 있는지에 대한 다른 단서를 제공합니다.”라고 Pfeifle은 말했습니다. "우리는 동일한 기술을 사용하여 더 많은 트리플을 찾기 위해 작업을 확장하기를 희망합니다."

그들은 또한 마지막 파섹 문제에 대해 약간의 지적을했을 수도 있습니다.

마지막 파섹 문제

마지막 파섹 문제는 이진 블랙홀 합병에 대한 이해의 핵심입니다. 이론적으로는 두 개의 블랙홀이 서로 접근 할 때 과도한 궤도 에너지가 병합을 방해한다고 말합니다. 그들은 몇 광년 내에 도달 할 수 있으며, 병합 과정이 중단됩니다.

두 개의 블랙홀이 처음에 서로 접근하면 쌍곡 궤적이 서로를지나갑니다. 시간이 지남에 따라 두 개의 구멍이 근처의 별과 상호 작용하면서 별을 중력으로 새총으로 만들 때마다 궤도 에너지의 일부를별로 전달합니다. 중력파의 방출은 또한 블랙홀의 에너지를 감소시킵니다.

결국 두 개의 블랙홀은 궤도를 늦추고 서로 더 가깝게 접근하고 서로 몇 파섹 내에 도달하기에 충분한 궤도 에너지를 방출합니다. 문제는 거리가 멀어 질수록 슬링 샷팅을 통해 주변에서 점점 더 많은 물질이 배출된다는 것입니다. 즉, 블랙홀이 더 많은 궤도 에너지와 상호 작용하고 더 많은 에너지를 방출하지 않아도됩니다. 이때 병합 프로세스가 중단됩니다. 아니면해야합니다.

그러나 천체 물리학 자들은 블랙홀이 강력한 중력파를 목격했기 때문에 합쳐지는 것을 알고 있습니다. 실제로 LIGO (Laser Interferometry Gravitational-Wave Observatory)는 일주일에 한 번 블랙홀 합병을 발견하고 있습니다. 마지막에 서로 병합하는 방법을 최종 파섹 문제라고합니다.

이 연구의 배후에있는 팀은 그들이 답을 가질 수 있다고 생각합니다. 그들은이 시스템에서 관찰 한 것처럼 세 번째 블랙홀이 두 개의 홀을 합치기 위해 필요한 부스트를 제공 할 수 있다고 생각합니다. 삼항 시스템에서 한 쌍의 블랙홀이 서로 접근함에 따라, 세 번째 홀은 최종 파섹을 닫고 병합하는 데 영향을 줄 수 있습니다.

컴퓨터 시뮬레이션에 따르면 충돌하는 은하에있는 초 거대 블랙홀 쌍의 약 16 %가 세 번째 초 거대 블랙홀과 상호 작용했을 때 합쳐질 수 있습니다. 이러한 합병으로 중력파가 발생하지만 문제는 LIGO 또는 VIRGO 천문대가 감지하기에는 해당 파동의 주파수가 너무 낮다는 것입니다.