har supermassive sorte huller venner? Naturen af galaksedannelse antyder, at svaret er ja, og faktisk bør par supermassive sorte huller være almindelige i universet.
Jeg er astrofysiker og er interesseret i en lang række teoretiske problemer inden for astrofysik, fra dannelsen af de allerførste galakser til gravitationsinteraktioner mellem sorte huller, stjerner og endda planeter., Sorte huller er spændende systemer, og supermassive sorte huller og de tætte stjernemiljøer, der omgiver dem, repræsenterer et af de mest ekstreme steder i vores univers.
det supermassive sorte hul, der lurer i midten af vores galakse, kaldet Sgr A*, har en masse på omkring 4 millioner gange vores Sol. Et sort hul er et sted i rummet, hvor tyngdekraften er så stærk, at hverken partikler eller lys kan undslippe fra det. Omkring Sgr A * er en tæt klynge af stjerner., Præcise målinger af disse stjerners baner gjorde det muligt for astronomer at bekræfte eksistensen af dette supermassive sorte hul og måle dets masse. I mere end 20 år har forskere overvåget kredsløbene af disse stjerner omkring det supermassive sorte hul. Baseret på det, vi har set, viser mine kolleger og jeg, at hvis der er en ven der, kan det være et andet sort hul i nærheden, der er mindst 100.000 gange Solens masse.
Supertunge sorte huller, og deres venner
Næsten hver galakse, herunder vores egen galakse, Mælkevejen, har et supertungt sort hul i midten, med masser af millioner til milliarder gange Solens masse. Astronomer studerer stadig, hvorfor hjertet af galakser ofte er vært for et supermassivt sort hul. En populær id.forbinder muligheden for, at supermassive huller har venner.,
for at forstå denne ide skal vi gå tilbage til, da Universet var omkring 100 millioner år gammelt, til æraen med de allerførste galakser. De var meget mindre end nutidens galakser, omkring 10.000 eller flere gange mindre massive end Mælkevejen. Inden for disse tidlige galakser skabte de allerførste stjerner, der døde, sorte huller, på omkring titusinder til tusind Solens masse. Disse sorte huller sank til tyngdepunktet, hjertet af deres værtsgalakse., Da galakser udvikler sig ved at fusionere og kollidere med hinanden, vil kollisioner mellem galakser resultere i supermassive sorte hulpar – den vigtigste del af denne historie. De sorte huller kolliderer derefter og vokser også i størrelse. Et sort hul, der er mere end en million gange massen af vores søn, betragtes som supermassiv.
Hvis det supermassive sorte hul faktisk har en ven, der drejer rundt om det i tæt kredsløb, er galaksens centrum låst i en kompleks dans. Partnernes gravitationsbåde vil også udøve sit eget træk på de nærliggende stjerner, der forstyrrer deres baner., De to supermassive sorte huller kredser om hinanden, og på samme tid udøver hver sit eget træk på stjernerne omkring det.
gravitationskræfterne fra de sorte huller trækker på disse stjerner og får dem til at ændre deres bane; med andre ord, efter en revolution omkring det supermassive sorte hulpar, vil en stjerne ikke gå nøjagtigt tilbage til det punkt, hvor den begyndte.
Ved hjælp af vores forståelse af gravitationsinteraktionen mellem det mulige supermassive sorte hulpar og de omgivende stjerner kan astronomer forudsige, hvad der vil ske med stjerner., Astrofysikere som mine kolleger og mig kan sammenligne vores forudsigelser, observationer, og derefter kan bestemme de mulige baner af stjerner og finde ud af, om det supertunge sorte hul har en kammerat, der udøver tyngdekraften.
ved Hjælp af en vel-studeret stjerne, som kaldes S0-2, der kredser om det supertunge sorte hul, der ligger i centrum af galaksen hver 16 år, kan vi allerede udelukke den tanke, at der er en anden supertungt sort hul med en masse på over 100.000 gange Solens masse og længere end omkring 200 gange afstanden mellem Solen og Jorden., Hvis der var en sådan ledsager, ville jeg og mine kolleger have opdaget dens virkninger på kredsløbet til SO-2.
men det betyder ikke, at et mindre ledsager sort hul stadig ikke kan gemme sig der. Et sådant objekt kan ikke ændre kredsløb SO-2 på en måde, vi nemt kan måle.
fysikken i supermassive sorte huller
Supermassive sorte huller har fået meget opmærksomhed i det seneste. Især åbnede det nylige billede af en sådan kæmpe i midten af galaksen M87 et nyt vindue for at forstå fysikken bag sorte huller.,
nærheden af Mælkevejens mælkevejens centrum – blot på 24.000 lysår væk – giver et unikt laboratorium løsning af problemer i den grundlæggende fysik af supertunge sorte huller. For eksempel vil astrofysikere som mig selv gerne forstå deres indflydelse på de centrale regioner i galakser og deres rolle i galaksdannelse og evolution., Opdagelsen af et par supermassive sorte huller i det galaktiske centrum ville indikere, at Mælkevejen fusionerede med en anden, muligvis lille galakse på et tidspunkt i fortiden.
det er ikke alt, hvad overvågning af de omgivende stjerner kan fortælle os. Målinger af stjernen S0-2 gjorde det muligt for forskere at udføre en unik test af Einsteins generelle relativitetsteori. I Maj 2018 zoomede S0-2 forbi det supermassive sorte hul i en afstand af kun omkring 130 gange Jordens afstand fra solen., I henhold til Einsteins teori skal bølgelængden af lys, der udsendes af stjernen, strække sig, når den klatrer fra den dybe gravitationsbrønd i det supermassive sorte hul.
den strækbølgelængde, som Einstein forudsagde – hvilket får stjernen til at virke rødere – blev detekteret og beviser, at teorien om generel relativitet nøjagtigt beskriver fysikken i denne ekstreme gravitations .one., Jeg venter spændt på den anden tættest tilgang af S0-2, som vil forekomme i omkring 16 år, fordi astrofysikere gerne selv vil være i stand til at teste flere af Einsteins forudsigelser om den generelle relativitetsteori, herunder ændring af orienteringen af stjerner’ langstrakt bane. Men hvis det supermassive sorte hul har en partner, kan dette ændre det forventede resultat.
Endelig, hvis der er to massive sorte huller, der kredser om hinanden på det galaktiske center, som mit hold antyder er muligt, vil de udsender gravitationsbølger. Siden 2015 har LIGO-Virgo observatorierne registreret gravitationsbølgestråling fra sammenlægning af stjernemasse sorte huller og neutronstjerner. Disse banebrydende opdagelser har åbnet en ny måde for forskere at fornemme universet på.,
eventuelle bølger, der udsendes af vores hypotetiske sorte hulpar, vil være ved lave frekvenser, for lave til, at LIGO-Virgo-detektorerne kan fornemme. Men en planlagt rumbaseret detektor kendt som LISA kan muligvis opdage disse bølger, som vil hjælpe astrofysikere med at finde ud af, om vores galaktiske center sorte hul er alene eller har en partner.
Leave a Reply