Мұрағаттық телескоп деректерін пайдалану Солтүстік Егіздер, астрономдар бұрын-соңды табылған аса массивті қара тесіктердің ең ауыр жұбын өлшеді. Екі аса массивті қара тесіктердің қосылуы - бұрыннан болжанған, бірақ ешқашан байқалмаған құбылыс. Бұл үлкен жұп мұндай оқиғаның ғаламда неліктен екіталай болып көрінетіні туралы анықтама береді.
Әрбір дерлік массивтік галактиканың ортасында супермассивті қара тесік бар. Екі галактика біріктірілген кезде олардың қара тесіктері екілік жұп құра алады, яғни бір-бірімен байланысқан орбитада болады. Бұл екілік жұптар уақыт өте келе біріктіріледі деген болжам бар, бірақ бұл ешқашан байқалған жоқ. Мұндай оқиға болуы мүмкін бе деген сұрақ астрономдар арасында ондаған жылдар бойы пікірталас тақырыбы болды.
Астрономдар B2 0402+379 эллиптикалық галактикасында орналасқан аса массивті екілік қара құрдымды талдау үшін Ұлттық физика институтының NOIRLab басқаратын Gemini халықаралық обсерваториясының жартысы болып табылатын Гавайидегі Gemini North телескопының деректерін пайдаланды. Бұл екі нысанды бөлек көру үшін жеткілікті егжей-тегжейлі көрген жалғыз супермассивті екілік қара тесік және ол тікелей өлшенген ең қысқа қашықтық бойынша рекордты, небәрі 24 жарық жылы. Мұндай жақын қашықтық қуатты біріктіруді білдірсе де, әрі қарай зерттеу жұптың осы қашықтықта үш миллиард жылдан астам уақыт бойы тұрып қалғанын анықтады, бұл сұрақ туындайды: кешігудің себебі неде?
Бұл жүйенің динамикасын және оның тоқтап қалған бірігуін жақсы түсіну үшін команда Gemini North Multi-Object Spectrograph (GMOS) мұрағаттық деректеріне жүгінді, бұл оларға қара тесіктердің маңындағы жұлдыздардың жылдамдығын анықтауға мүмкіндік берді.
Стэнфорд университетінің физика профессоры және жұмыс авторларының бірі Роджер Романи: «ГМОС-тың керемет сезімталдығы бізге жұлдыздардың галактика орталығына жақындаған кезде олардың жылдамдығының артуын картаға түсіруге мүмкіндік берді», - деді. «Осының арқасында біз ондағы қара тесіктердің жалпы массасы туралы қорытынды жасай алдық».
Команда екілік қара құрдымның массасы Күндікінен 28 миллиард есе үлкен, бұл жұпты бұрын-соңды өлшенген ең ауыр екілік қара құрдымға айналдырады деп есептейді. Бұл өлшем екілік жүйенің қалыптасуы мен оның негізгі галактикасының тарихы үшін құнды контекстті қамтамасыз етіп қана қоймайды, сонымен бірге аса массивті екілік қара құрдымның массасы ықтимал біріктіруді тежеуде шешуші рөл атқарады деген көптен бері сақталған теорияны растайды.
Gemini халықаралық обсерваториясының деректер мұрағаты игерілмеген ғылыми жаңалықтардың алтын кенін қамтиды», - деді Мартин Стил, Gemini халықаралық обсерваториясының NSF бағдарламасының директоры. «Осы аса массивті екілік қара құрдымның массасын өлшеу осы бай мұрағатты зерттейтін жаңа зерттеулердің ықтимал әсерінің жарқын мысалы болып табылады».
Бұл екілік жүйенің қалай пайда болғанын түсіну оның қосылатынын және қашан қосылатынын болжауға көмектеседі — бірнеше анықтамалар жұптың бірнеше галактикалардың бірігуінен пайда болғанын көрсетеді. Біріншіден, B2 0402+379 – «қазба шоғыры», яғни бір массивті галактикаға бүкіл галактикалар шоғырының жұлдыздары мен газының қосылуының нәтижесі. Сонымен қатар, екі аса массивті қара тесіктердің болуы олардың үлкен біріктірілген массасымен біріктіріліп, олардың әртүрлі галактикалардан бірнеше кішірек қара тесіктердің қосылуынан пайда болғанын болжайды.
Галактикалық біріктірілгеннен кейін аса массивті қара тесіктер бетпе-бет соқтығыспайды. Оның орнына олар бір-бірінің жанынан ұшып, шектеулі орбитаға орналаса бастайды. Әрбір өткен сайын энергия қара тесіктерден айналадағы жұлдыздарға беріледі. Энергияны жоғалтып, жұп бір-бірінен жарық жылдары болғанша жақындай түседі, мұнда гравитациялық сәулелену қабылданып, олар біріктіріледі. Бұл процесс жұлдызды-массалық қара тесіктердің жұптарында тікелей байқалды - бірінші данасы гравитациялық толқындарды анықтаудың арқасында 2015 жылы тіркелді - бірақ бинарлы супермассивті жүйелерде ешқашан байқалмаған.
Жүйенің өте үлкен массасы туралы жаңа біліммен команда екілік жүйенің орбитасын баяулату үшін оларды бір-біріне жақындату үшін өте көп жұлдыздар қажет деген қорытындыға келді. Бұл процесте қара тесіктер айналасындағы заттардың барлығын дерлік сыртқа шығарып, галактиканың ядросын жұлдыздар мен газсыз қалдырған сияқты. Жұптың орбитасын одан әрі баяулататын материал болмағандықтан, олардың бірігуі соңғы сатысында тоқтап қалды.
Романи: «Жұптары жеңілірек қара тесіктері бар галактикаларда жұлдыздар мен массалар тез жиналу үшін жеткілікті болып көрінеді», - дейді. «Бұл жұп өте ауыр болғандықтан, жұмысты орындау үшін оған көптеген жұлдыздар мен газ қажет. Бірақ бинар орталық галактиканы мұндай материядан тазартып, оны қатып қалған және біздің зерттеуіміз үшін қол жетімді қалдырды ».
Олар тоқырауды еңсеріп, миллиондаған жылдардан кейін бірігіп кете ме, әлде мәңгілік орбиталық лимбода қала ма, оны әлі де анықтау керек. Егер олар қосылса, нәтижесінде пайда болатын гравитациялық толқындар жұлдыздық массалық қара тесіктерді біріктіру нәтижесінде пайда болғаннан 100 миллион есе күшті болады.
Жұп бұл соңғы қашықтықты басқа галактикалық біріктіру арқылы еңсеруі мүмкін, ол жүйеге қосымша материалды немесе мүмкін үшінші қара тесікті жұптың қосылуы үшін жеткілікті түрде баяулатуы мүмкін. Дегенмен, B2 0402+379 қазба кластері мәртебесін ескере отырып, жаңа галактикалардың бірігуі екіталай.
«Біз B2 0402+379 ядросын одан әрі зерттеуді асыға күтеміз, онда оның құрамында қанша газ бар екенін көреміз», - деді Тирт Сурти, Стэнфорд университетінің магистранты және мақаланың жетекші авторы. «Бұл бізге супермассивті қара тесіктер уақыт өте келе қосыла алады ма, әлде олар екілік жүйе ретінде қала ма, жоқ па, соны түсінуге мүмкіндік береді».
Сондай-ақ оқыңыз: