Что происходит при столкновении черных дыр?

Астрономы думают, что при столкновении черных дыр происходит забавная вещь, они сливаются в единое целое.

Более 30 лет астрономы обсуждали интригующий вопрос: что происходит, когда встречаются две черные дыры? Внутри галактики черные дыры, образовавшиеся из мертвых массивных звезд, иногда встречаются друг с другом, особенно в двойных или множественных звездных системах. И в течение многих лет, хотя никто не был свидетелем такого столкновения, эта тема оставалась горячей темой теоретической астрофизики.

Изучение возможностей сделало большой шаг вперед в 2004 году, когда группа астрономов - Марк Фавата из Корнельского университета, Скотт Хьюз из Массачусетского технологического института и Дэниел Хольц из Чикагского университета - написала исследование, опубликованное в The Astrophysical Journal Letters. ; это положило начало ряду других исследований, направленных на создание быстрорастущей области.

ДЕТСКАЯ ЧЕРНАЯ ДЫРА. Слабый свет от квазара 6.4 (стрелка) с красным смещением достиг наших глаз примерно за 13 миллиардов лет. Это изображение показывает квазар, когда Вселенной было всего 800 миллионов лет. Физики изучают, как сверхмассивная черная дыра, питающая квазар, стала такой большой на раннем этапе существования Вселенной.

Оказывается, при столкновении черных дыр происходит забавная вещь. Они вращаются по спирали друг к другу и сливаются в единое целое. В некоторых случаях гравитационный эффект «рогатки» затем резко выталкивает их из родительских галактик в межгалактическое пространство. Механизм выброса является результатом побочного продукта слияния: гравитационных волн. Гравитационные волны действительно могут отбросить объединенную черную дыру подальше от места ее слияния. В 2017 году астрономы обнаружили убедительные доказательства такого механизма, когда они использовали Хаббл для изображения квазара 3C 186. Наблюдения за удаленным квазаром показали, что он был выброшен из ядра своей галактики гравитационными волнами, образовавшимися в результате слияния двух сверхмассивных черных дыр.

Но какую роль этот процесс играет в создании черных дыр? Может ли большое количество черных дыр существовать за пределами галактик, где их присутствие было бы чрезвычайно трудно обнаружить? Эти и другие вопросы все еще остаются на столе. Хотя ученые уже обнаружили гравитационные волны от пяти сливающихся пар черных дыр звездных масс, исследователи настраивают свои детекторы для еще одного сеанса наблюдений в начале 2019 года, надеясь, что больше данных еще больше прояснит эту тему.

ПОЕЗД КРУШИТЬСЯ А'КОМИН. Две сверхмассивные черные дыры находятся в центре галактики NGC 6240 после столкновения двух маленьких галактик. Обе черные дыры активны, о чем свидетельствует их рентгеновское излучение (вставка), полученное рентгеновской обсерваторией Чандра. Хотя сейчас они находятся на расстоянии примерно 3000 световых лет друг от друга, через несколько сотен миллионов лет две черные дыры сольются.

«Почти все большие галактики содержат черные дыры, - говорит Хьюз, - и галактики сливаются, как сумасшедшие, особенно пару миллиардов лет назад». Хьюз считает, что двойные черные дыры могли образоваться и формироваться еще сегодня, но обнаружить их с помощью наблюдений будет сложно. «Мы говорим о двух невероятно маленьких телах, разделенных парсеком», - говорит он, - всего лишь 3,26 световых года в галактиках, охватывающих сотни тысяч световых лет в поперечнике.

«Почти все большие галактики содержат черные дыры, - говорит Хьюз, - и галактики сливаются, как сумасшедшие, особенно пару миллиардов лет назад». Однако обнаружить их по-прежнему сложно.

Черные дыры, покидающие свои родительские галактики, будут выбрасываться с большой скоростью, вероятно, 685 000 миль в час (1,1 миллиона км / ч). Такие высокоскоростные объекты в конечном итоге могут присоединиться к другим кочевым черным дырам в глубоком космосе. Эти черные дыры произвольной формы могут оказаться неуловимыми. «Если они не светятся [из-за излучения, возникающего при проглатывании близлежащего яркого материала], трудно знать, где искать», - говорит Пьеро Мадау из Калифорнийского университета в Санта-Крус. Один из способов обнаружить межгалактические черные дыры - использовать эффекты гравитационного линзирования. Другой метод, впервые предложенный исследователями Кембриджского университета в 2016 году, будет заключаться в измерении доплеровских сдвигов в гравитационно-волновых сигналах, которые покажут, насколько сильно черная дыра пинает.

Межгалактические черные дыры могут поглощать материал, не излучая излучения, и, таким образом, продолжать движение под радаром. «По этой причине, - говорит Митч Бегельман из Университета Колорадо, - мы не можем исключить возможность того, что черные дыры вне галактик содержат больше массы, чем черные дыры внутри галактик».

Свидетельства того, что в нормальных галактиках пропали маленькие черные дыры, действительно имеют некоторый потенциал. По словам Дэвида Мерритта из Рочестерского технологического института: «Когда мы смотрим на все меньшие галактики, наступает момент, когда вы перестаете видеть черные дыры». Мерритт и другие астрономы задаются вопросом, могли ли маленькие звездные черные дыры меньших галактик выбрасываться в межгалактическое пространство.

МОДЕЛИРОВАНИЕ SMASH-UPS. Астрономы могут моделировать выбросы черных дыр (которые могут выбрасывать их из галактик) с помощью компьютерного моделирования. В них сотни первичных черных дыр живут в гало темной материи. На каждом изображении показаны траектории черной дыры за миллиарды лет - от красного смещения 8,16, когда Вселенной было 600 миллионов лет, до красного смещения 1 в возрасте 6,5 миллиардов лет - на основе разных начальных скоростей. Желтый соответствует участкам с высокой плотностью размещения; от красного до низкой плотности.

Дальнейшее изучение слияний черных дыр может принести большие дивиденды, когда дело доходит до понимания больших черных дыр в ранней Вселенной. Формируются ли они в процессе слияния или постепенного увеличения? Отсутствуют наблюдательные тесты для определения того, насколько большие черные дыры образовались в раннем космосе; возможно, дальнейшее изучение того, как меньшие черные дыры ведут себя в последнее время, продолжит проливать свет на этот вопрос.

--------------------------------------------------------------------------------------------

Интересно? Помоги каналу своим лайком и подпиской! А так-же ты всегда будешь в курсе того самого момента переселения или открытия новых видов жизни!

--------------------------------------------------------------------------------------------

Когда же наконец свершится космическое переселение? Оставь свое мнение в чате канала!

https://yandex.ru/chat/#/join/f712bb3f-6a46-457a-aec5-b80db7a99c1f

--------------------------------------------------------------------------------------------