天文学家发现超大质量黑洞在碰撞过程中

超大质量黑洞在碰撞过程中被发现

Titanic Twosome:Galaxy大约25亿光年距离有一副超大痉挛的黑洞(Inset)。黑洞的位置由温暖的气体和悬挂物体的亮颗星亮起。该发现改善了天文学家首先检测由超迹线孔产生的引力波背景的估计。A.D. Goulding等人.-/Astrophysical Journy 2019

天文学家发现了一对遥远的巨型黑洞即将相撞。

每一个黑洞太阳的质量是太阳质量的8亿多倍。当两者在一个死亡螺旋中逐渐靠近,他们将开始发送引力波通过时空涟漪。这些宇宙涟漪将加入到其他特大质量黑洞引力波的背景噪声中,这些背景噪声目前还未被探测到。

甚至在经过目的地碰撞之前,从超级分类黑洞对发出的引力波将赋予先前从多个黑洞和中子恒星的合并检测的那些。

“超大质量黑洞双星产生了宇宙中最大的引力波,”共同发现者Chiara Mingarelli说,她是纽约市Flatiron研究所计算天体物理中心的副研究员。来自超大质量黑洞对的引力波“比被探测到的要大一百万倍。利奥。“

这项研究是由Andy Goulding领导的普林斯顿大学。Goulding,Mingarelli和Princeton和美国海军研究实验室的合作者,在华盛顿州,D.C.,在Astrophysical Journy Backes中报告了7月10日的发现。

这两个特大质量黑洞特别有趣,因为它们距离地球大约25亿光年。因为在天文学上观察遥远的天体就像在回顾时间,这对天体属于比我们年轻25亿年的宇宙。巧合的是,这与天文学家估计的黑洞开始产生强大引力波的时间大致相同。

在现在的宇宙中,黑洞已经在发射引力波,但即使以光速,引力波也要几十亿年才能到达我们这里。不过,这两种方法仍然有用。他们的发现可以帮助科学家估算出附近有多少超大质量黑洞正在发射引力波,目前我们可以探测到这些引力波。

探测引力波背景将有助于解决天文学中一些最大的未知问题,比如星系合并的频率,特大质量黑洞对是否会合并,或者是否会陷入围绕彼此的近乎无穷尽的华尔兹中。

“对于天文学来说,我们不知道超级分类的黑洞合并,这是一个重大尴尬,”普林斯顿天体物理科学教授Jenny Greene学习。“对于黑洞物理中的每个人,观察到这是我们需要解决的长期难题。”

超大迹象黑洞容纳数百万甚至数十亿的太阳块。几乎所有的星系,包括银河它们的核心至少包含了一个巨兽。当星系合并时,它们的超大质量黑洞会相遇,并开始绕着彼此运行。随着时间的推移,当气体和恒星穿过黑洞并窃取能量时,这个轨道就会变紧。

然而,一旦超大质量黑洞足够接近,这种能量盗窃就会停止。一些理论研究表明,黑洞会在1秒差距(约3.2光年)左右停滞。这种减速几乎会无限期地持续下去,这就是所谓的终极秒差距问题。在这种情况下,只有非常罕见的三个或更多超大质量黑洞群会导致合并。

天文学家不能仅仅寻找停止运行的黑洞对,因为早在黑洞相距1秒差距之前,它们就太近了,无法区分为两个独立的物体。此外,它们在克服最后的秒差距障碍并靠近之前不会产生强大的引力波。(这两个新发现的特大质量黑洞在25亿年前观测时相距约430秒差距。)

如果最终的PARSEC问题不存在,那么天文学家希望宇宙充满了来自超大分离的黑洞对的引力波的喧嚣。“这种噪音被称为引力波背景,这有点像夜晚唧唧喳喳的Crickets Chorus,”牙龈说。“你不能从另一个人中辨别一个板球,但噪音的数量有助于你估计有多少个蟋蟀在那里。”(当两个超级分类的黑洞终于碰撞并结合时,他们发出了一个雷鸣唧唧喳喳的矮人。这样的事件是简短的,非常罕见的,因此科学家不希望尽快检测一个。)

由超迹黑洞对产生的引力波在当前通过Ligo和Viggo等实验期可观察到的频率之外。相反,引力波猎人依赖于特殊星星的阵列,称为脉冲条件,如元组织。快速旋转的恒星在稳定的节奏中发出无线电波。如果传递引力波伸展或压缩地球之间的空间Pulsar.,节奏略微抛弃。

使用这些脉冲星定时阵列之一检测引力波背景采取耐心和大量监测的星星。单身脉冲星的节奏可能在十年上只有几百纳秒扰乱。背景噪音越大,时序中断越大,第一次检测将越早。

团队中的Go​​ulding,Greene和其他观察天文学家用了两只泰坦哈勃太空望远镜。虽然超大的黑洞通过光学望远镜直接可见,但它们被光亮的明亮恒星丛集在一起,并通过强大的引力拖船吸入温暖的气体。为了历史上,覆着新发现超大痉挛的黑洞对“基本上是宇宙中最明亮的银河系”的银河系,“吉尔平说。更重要的是,Galaxy的核心正在射出两个异常的巨大气体。在研究人员指向星系上的哈布尔空间望远镜后,揭开其壮观的煤气云的起源,他们发现该系统含有一个而不是两个巨大的黑洞。

然后,观测主义者随后与引力波物理学家Mingarelli和Princeton研究生Kris Pardo联系起来,以解释引力波背景的背景下的发现。该发现提供了一种用于估计有多少超迹线孔对在地球的检测距离内有多少。以前的估计值依赖于银河系经常合并的频率,而不是实际观察超现代黑洞对的计算机模型。

基于调查结果,Pardo和Mingarelli预测,在乐观的情况下,附近有大约112个附近的叠加黑洞发射引力波。因此,首先检测来自超迹黑洞的重力波背景,因此应在未来五年左右内。如果未提出这样的检测,那将是最终的PARSEC问题可能是不可逾越的。该团队目前正在寻找类似于覆盆子的其他星系,涉及新发现超大的黑洞对。找到其他对将帮助他们进一步磨练他们的预测。

出版:Andy D. Goulding等,“在一个合并星系的z ~ 0.2中心发现一个近距离双星类星体及其低频引引波的意义”,ApJL, 879, L21, 2019;DOI:10.3847 / 2041-8213 / AB2A14

2的评论关于“天文学家在碰撞过程中发现超大质量黑洞”

  1. 文章需要一个修正:

    “对于天文学来说,我们不知道超凡的黑洞”......甚至实际存在,这是一个重大尴尬。

  2. 恩斯特·博伊德|2020年6月20日早上6:54|回复

    根据最后的Parsec问题,应该有很多大的黑洞
    但一旦他们遇到其他成对或单个大黑洞,它就会成为3个体或更多的系统
    这是不稳定的,所以对不应该持续太久

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