|
Доказательства отскока сверхмассивных черных дыр
|
|
|
|
Галактические столкновения — это события поразительных масштабов. Сверхмассивные черные дыры (SMBH) в своих центрах погружаются в хаотичный орбитальный танец, который в конечном итоге приводит к их слиянию в единый остаток. На пути к этой точке они могут быть «выброшены» из центра своей галактики — и обнаружение этих «отскакивающих» черных дыр десятилетиями оставалось сложной задачей космологии. В новой статье, опубликованной на сервере препринтов arXiv международной командой, использована оригинальная идея для отслеживания этих быстро движущихся гигантов.
|
|
|
|
Но на пути к этой конечной точке слияния, особенность теории общей относительности Эйнштейна вызывает еще больший хаос. Если сливающиеся черные дыры имеют смещенное вращение или неравные массы, они будут испускать гравитационные волны в одном направлении, которые затем резко изменят их импульс в противоположном направлении. Сказать, что это огромный импульс, — значит ничего не сказать. Эти черные дыры разгоняются до скорости сотен или даже тысяч километров в секунду.
|
|
|
|
Новая идея, представленная в статье, сосредоточена на том, что сопровождает черные дыры, когда их выталкивают из соответствующих галактических центров. В частности, их скорость должна быть связана с количеством окружающей их пыли. Используя тенденцию, первоначально предсказанную моделированием несколько десятилетий назад, исследователи стремились доказать, что при выталкивании сверхмассивной черной дыры она увлекает за собой свой плотно связанный внутренний аккреционный диск, который представлен областью широких линий, где сильное доплеровское смещение размывает эмиссионные линии.
|
|
|
|
|
|
|
В отличие от этого, более диффузные облака пыли, расположенные дальше от черной дыры, остаются на месте при выталкивании сверхмассивной черной дыры. Они улавливаются спектрографической сигнатурой, называемой областью узких линий. Эти облака пыли связаны скорее с самой галактикой, чем с черной дырой, и поэтому не следуют за черной дырой непосредственно.
|
|
|
|
Обнаружение сдвига длины волны между областями широких и узких линий позволило бы исследователям рассчитать смещение скорости черной дыры. Сочетание этого с измерением пыли вокруг каждого квазара (где, как считалось, черные дыры с более высокими скоростями окружены большим количеством пыли) позволило бы им статистически разделить черные дыры, которые активно подвергались воздействию пыли, от тех, которые оставались неподвижными.
|
|
|
|
В результате была обнаружена умеренная, но весьма значимая положительная корреляция между смещением скорости квазара (т.е. его скоростью) и количеством пыли, которой он был окружен. Но чтобы доказать свою точку зрения, они провели тот же анализ, используя только области узких линий, чтобы убедиться в отсутствии статистической случайности. Поскольку предполагалось, что все области узких линий останутся позади, корреляция должна была исчезнуть, что и произошло.
|
|
|
|
Однако в исследовании была одна загвоздка — сверхмассивные черные дыры, которые кажутся смещенными в синюю сторону спектра (т.е. которые движутся к нам), оказались более запыленными, чем те, которые удаляются от нас. Это прямо противоположно тому, что можно было бы ожидать, исходя из модели чистого отдачи, хотя у команды есть несколько потенциальных объяснений этому, включая предвзятость в подгонке спектральных линий или некоторые менее изученные физические процессы, одновременно воздействующие на черную дыру.
|
|
|
|
Поскольку это было статистическое исследование, важно отметить, что это всего лишь корреляция, а не причинно-следственная связь. Но это дает некоторое интригующее представление о том, что мы можем ожидать увидеть, когда начнут работу обсерватории гравитационных волн следующего поколения, такие как миссия LISA Европейского космического агентства. Авторы предполагают, что до 50% известных квазаров могли быть результатом относительно недавнего слияния черных дыр. Если это так, то у этих космических обсерваторий будет настоящий кладезь данных для сбора. И мы, возможно, в конечном итоге найдем надежный способ отслеживать этих огромных, быстро движущихся космологических гигантов.
|
|
|
|
Источник
|
