Astronómovia z Univerzity v Novom Mexiku po prvý krát potvrdili, že boli schopní pozorovať a merať orbitálny pohyb medzi dvoma supermassívnymi čiernymi dierami stovky miliónov svetelných rokov od Zeme - objav z pozorovaní, ktoré uskutočňovali viac než desať rokov.
Študentka na Oddelení fyziky a astronómie UNM Karishma Bansal je prvým autorom článku "Constraining the Orbit of the Supermassive Black Hole Binary 0402+379", nedávno publikovaného v magazíne The Astrophysical Journal. Karishma Bansal spolu s profesorom UNM Gregom Taylorom a kolegami v Stanforde, US Naval Observatory a Gemini Observatory študovali interakciu medzi týmito čiernymi dierami už 12 rokov.
"Po dlhú dobu sme hľadeli do vesmíru, a skúšali nájsť pár týchto supermassívnych čiernych dier obiehajúcich sa v dôsledku zlúčenia dvoch galaxií," povedal Taylor. "Aj keď sme si mysleli, že sa to deje, nikto to až doteraz nevidel."
Na začiatku roka 2016 medzinárodný tím výskumníkov, vrátane absolventa UNM, pracujúcich na projekte LIGO zistil existenciu gravitačných vĺn, potvrdil 100-ročnú predpoveď Alberta Einsteina a prekvapil vedeckú komunitu. Tieto gravitačné vlny boli výsledkom dvoch hviezdnych hmotných čiernych dier (~ 30 slnečných hmôt), zrážajúcich sa v priestore. Vďaka tomuto výskumu budú vedci schopní porozumieť tomu, čo vedie k zlúčovaniu supermasívnych čiernych dier, ktoré vytvárajú vlny v štruktúre časopriestoru a začína sa viac vedieť o vývoji galaxií a úlohe akú v ňom hrajú čierne diery.
Použitím sústavy teleskopov Very Long Baseline Array (VLBA), systému pozostávajúceho z 10 rádiových teleskopov po celých Spojených štátoch a riadených z mestečka Socorro, New Mexico, boli vedci schopní pozorovať niekoľko frekvencií rádiových signálov vysielaných týmito supermasívnymi čiernymi dierami (SMBH). Postupne astronómovia dokázali vykresliť ich trajektóriu a potvrdiť ich ako vizuálny binárny systém. Inými slovami, tieto čierne diery pozorovali na ich vzájomnej obežnej dráhe.
"Keď mi doktor Taylor dával tieto údaje, bola som na samom začiatku učenia, ako si to predstaviť a ako to pochopiť," povedala Bansal. "Údaje sa začínajú v roku 2003, zobrazili sme ich a určili, že sa (supermasívne čierne diery) navzájom obiehajú. Je to veľmi vzrušujúce."
Pre Taylora je tento objav výsledkom viac než 20 rokov práce a neuveriteľného výkonu, vzhľadom na presnosť potrebnú na získanie týchto meraní. Približne 750 miliónov svetelných rokov od Zeme je galaxia s názvom 0402 + 379. Supermasivné čierne diery v nej sú neuveriteľne ďaleko, no sú aj v perfektnej vzdialenosti od Zeme a navzájom od seba aby boli pozorovateľné.
Bansal hovorí, že tieto supermasívne čierne diery majú kombinovanú hmotnosť 15 miliárd násobku hmotnosti nášho Slnka. alebo 15 miliárd slnečných hmôt. Neuveriteľná veľkosť týchto čiernych dier znamená, že ich orbitálna perióda je okolo 24 000 rokov, takže počas toho, čo ich tím už viac ako desať rokov pozoroval, vidili len minimálne zakrivenie ich obežnej dráhy.
"Ak si predstavíte, že slimák na nedávno objavenej Zemi podobnej planéte obiehajúcej Proximu Centauri - vzdialenej 4,243 svetelných rokov - sa pohybuje rýchlosťou 1 cm za sekundu, tak to je úhlový pohyb, ktorým sa tu zaoberáme," povedal Roger W. Romani, profesor fyziky na Stanfordskej univerzite a člen výskumného tímu.
"To, čo sme dokázali, je skutočný technický úspech, získaný počas 12-ročného obdobia pomocou VLBA, aby sme dosiahli dostatočné rozlíšenie a presnosť v astrometrii, aby sme skutočne mohli vidieť orbitu," povedal Taylor. "Je to triumf technológie, ktorá to dokázala."
Zatiaľ čo technický úspech tohto objavu je naozaj úžasný, Bansal a Taylor tvrdia, že výskum nás tiež môže naučiť veľa o vesmíre, odkiaľ pochádzajú galaxie a kam smerujú.
"Obeh binárnych hviezd nám objasnil mnoho o hviezdach," povedal astronóm Bob Zavala z U.S. Naval Observatory. "Teraz budeme schopní používať podobné techniky na pochopenie supermasívnych čiernych dier a galaxií, v ktorých existujú. "
Credit: Josh Valenzuela/UNM
Pokračovanie v sledovaní orbity a interakcie týchto dvoch supermassívnych čiernych dier nám môže pomôcť lepšie pochopiť, ako by mohla vyzerať budúcnosť našej vlastnej galaxie. Práve teraz je galaxia Andromeda, ktorá má aj SMBH, na ceste k zrázeniu sa s našou Mliečnou dráhou. To čo v súčasnosti pozorujú Bansal a Taylor, sa môže vyskytnúť za niekoľko miliárd rokov aj v našej galaxii.
"Supermasívne čierne diery majú veľký vplyv na hviezdy okolo nich a na rast a vývoj galaxie," vysvetlil Taylor. "Takže ich hlbším pochopením viac a toho čo sa stane, keď sa navzájom spájajú, by mohlo byť dôležité pre naše pochopenie vesmíru."
Bansal tvrdí, že výskumný tím zoberie ďalšie pozorovanie tohto systému v troch alebo štyroch nasledujúcich rokoch, aby potvrdil pohyb a získal presnú obežnú dráhu. Medzitým tím dúfa, že tento objav povzbudí súvisiacu prácu astronómov na celom svete.
Zdroj: news.unm.edu
elemír
Pjetro de
Okolosediaci
elemír