Nowe badania sugerują, że Droga Mlecznacentralny supermasywny czarna dziura powstała w wyniku połączenia z inną czarną dziurą około 9 miliardów lat temu.
Odkrycie to wykorzystuje dane z Teleskopu Horyzontu Zdarzeń i pomaga wyjaśnić szybki obrót czarnej dziury i niewspółosiowość z galaktyką.
Pochodzenie supermasywnej czarnej dziury
Pochodzenie trafnie nazwanych supermasywnych czarnych dziur – które mogą ważyć ponad milion razy więcej niż masa Słońca i znajdować się w centrach większości galaktyk – pozostaje jedną z największych tajemnic kosmosu.
Naukowcy z Nevada Center for Astrophysics przy UNLV (NCfA) odkryli teraz przekonujące dowody wskazujące, że supermasywna czarna dziura w centrum naszej galaktyki Drogi Mlecznej, znana jako Strzelec A* (Sgr A*), prawdopodobnie powstała w wyniku przeszłego kosmicznego połączenia .
Opublikowano niedawno w czasopiśmie Astronomia przyrodniczabadanie opiera się na ostatnich obserwacjach z Teleskopu Horyzontu Zdarzeń (EHT), który wykonał pierwszy bezpośredni obraz Sgr A* w 2022 r. EHT, będący wynikiem globalnej współpracy badawczej, synchronizuje dane z ośmiu istniejących obserwatoriów radiowych na całym świecie, aby stworzyć masywny wirtualny teleskop wielkości Ziemi.
Badanie formacji Strzelca A*
Astrofizycy UNLV, Yihan Wang i Bing Zhang, wykorzystali dane z obserwacji EHT Sgr A* do poszukiwania dowodów na to, jak mógł on powstać. Uważa się, że supermasywne czarne dziury rosną albo w wyniku akrecji materii w czasie, albo w wyniku połączenia dwóch istniejących czarnych dziur.
Zespół UNLV zbadał różne modele wzrostu, aby zrozumieć osobliwy szybki obrót i niewspółosiowość Sgr A* w stosunku do momentu pędu Drogi Mlecznej. Zespół wykazał, że te niezwykłe cechy najlepiej wytłumaczyć dużym zdarzeniem fuzji z udziałem Sgr A* i innej supermasywnej czarnej dziury, prawdopodobnie pochodzącej z galaktyki satelitarnej.
„To odkrycie toruje drogę do naszego zrozumienia wzrostu i ewolucji supermasywnych czarnych dziur” – powiedział Wang, główny autor badania i stażysta podoktorski NCfA w UNLV. „Niewłaściwie ustawiony wysoki spin Sgr A* wskazuje, że mogła ona połączyć się z inną czarną dziurą, radykalnie zmieniając jej amplitudę i orientację wirowania”.
Korzystając z wyrafinowanych symulacji, badacze stworzyli model wpływu fuzji, biorąc pod uwagę różne scenariusze zgodne z zaobserwowanymi właściwościami spinowymi Sgr A*. Ich wyniki wskazują, że połączenie stosunku masowego 4:1 z silnie nachyloną konfiguracją orbity mogłoby odtworzyć właściwości spinu obserwowane przez EHT.
Oś czasu fuzji i historia galaktyki
„To połączenie prawdopodobnie miało miejsce około 9 miliardów lat temu, po połączeniu Drogi Mlecznej z galaktyką Gaia-Enceladus” – powiedział Zhang, wybitny profesor fizyki i astronomii w UNLV oraz założyciel i dyrektor NCfA. „To wydarzenie nie tylko dostarcza dowodów na teorię hierarchicznego łączenia się czarnych dziur, ale także zapewnia wgląd w dynamiczną historię naszej galaktyki”.
Sgr A* znajduje się w centrum galaktyki, w odległości ponad 27 000 lat świetlnych od Ziemi, a wyrafinowane narzędzia, takie jak EHT, zapewniają bezpośrednie obrazowanie, które pomaga naukowcom wystawiać na próbę teorie predykcyjne.
Przyszłe implikacje i detektory kosmiczne
Naukowcy twierdzą, że wnioski z badania będą miały znaczące implikacje dla przyszłych obserwacji za pomocą nadchodzących kosmicznych detektorów fal grawitacyjnych, takich jak laserowa interferometryczna antena kosmiczna (LISA), której wystrzelenie planowane jest na 2035 r. i które ma wykrywać podobne supermasywne czarne obiekty. łączenie się dziur w całym wszechświecie.
Odniesienie: „Dowody przeszłego połączenia czarnej dziury w Centrum Galaktyki” autorstwa Yihan Wanga i Bing Zhanga, 6 września 2024 r., Astronomia przyrodnicza.
DOI: 10.1038/s41550-024-02358-w
