Twee zwarte gaten met een massa van 28 miljard zonsmassa zitten al miljarden jaren vast. Waarom?

Superzware zwarte gaten met een massa van één miljoen tot enkele miljarden zonsmassa bevatten nog steeds veel mysteries. In feite zijn we er redelijk zeker van dat het zwarte gaten zijn, maar het laatste woord hierover moet nog gezegd worden. Het bestuderen van zwaartekrachtsgolven met de LISA-ruimtemissie zou ons kunnen leren dat het bollen van supersnaren zijn of, omgekeerd, kunnen bevestigen dat we inderdaad in de aanwezigheid van echte zwarte gaten zijn – misschien nog niet volledig beschreven in de relativistische zwaartekrachttheorie.EinsteinEinsteinMaar via een andere relativiteitstheorie, zoals de verstrengelde relativiteitstheorie.

Een van de grote mysteries van deze veronderstelde zwarte gaten is hun oorsprong, en er zijn verschillende scenario’s voorgesteld. Onder de processen die ervoor kunnen zorgen dat ze uit lichtere zwarte gaten kunnen groeien, vinden we het model van koude stromingen die de groei van sterrenstelsels voeden en de gigantische zwarte gaten die ze in de materie bevatten, en het model van de fusie van twee SterrenstelselsSterrenstelsels Er zitten al zwarte gaten in.

Het is naïef dat niets twee zwarte gaten kan dwingen samen te komen en uiteindelijk met elkaar in botsing te komen, meer dan dat. sterrensterren de GasGas De twee sterrenstelsels zijn aan het samensmelten. Maar de Nobelprijs voor fysiekfysiek Subramaniaanse ChandrasekharSubramaniaanse Chandrasekhar 1943 toonde aan dat er een fenomeen bestaat dat bekend staat als wrijvingwrijving Dynamisch, of zelfs Chandrasekhar-wrijvingDie formuleerde hij wiskundig samen met het genie von Neumann.

Jean-Pierre Lumenier, onderzoeksdirecteur bij het Centre National de la Recherche Scientifique, en Françoise Combs, professor aan het Collège de France, praten met ons over zwarte gaten. © Hugot Stichting van het Collège de France

“Het ultieme parsec-probleem”

Wanneer het wordt toegepast op een gigantisch zwart gat, is het een manifestatie van uitwisselingenergieenergie En gebaseerd op Aantal bewegingenAantal bewegingen Onder invloed van het zwaartekrachtveld van sterren en wolkenwolken Van het gas in het sterrenstelsel waarin zo’n zwart gat beweegt. Dan is er het equivalent van een wrijvingskracht die het zwarte gat zal vertragen en de neiging zal hebben om het naar de kern van de melkweg te laten “spannen”.

Het is duidelijk dat dit fenomeen zou optreden bij superzware zwarte gaten in twee sterrenstelsels die zojuist zijn samengevoegd. Maar uiteindelijk lopen we tegen een probleem aan – waarvan we nog niet goed weten hoe we het moeten oplossen – dat we een probleem noemen ParsecParsec laatst”.

In principe zal, als ze naar elkaar toe neerslaan, als reactie op het remmen, de omringende materie nabij de twee kosmische monsters uit elkaar worden geduwd en zal de remkracht stoppen, zodat ze allebei kunnen sterrensterren Contracten kunnen niet worden benaderd zolang ze er zijn Het draait in een baanHet draait in een baan De één om de ander. naar'uitstootuitstoot naarZwaartekrachtgolvenZwaartekrachtgolven Door dit systeem van twee dingen – gescheiden door een paar LichtjaarLichtjaar Op zijn minst zouden ze zo zwak zijn en slechts zo langzaam bij elkaar optellen dat we niet op deze manier zouden kunnen voorspellen dat de grootste superzware zwarte gaten die we waarnemen het product zijn van ongeveer tien miljard jaar samensmelting van kleinere superzware zwarte gaten. De afstand tussen de twee zwarte gaten moet minimaal 0,01 parsec bedragen om het energieverlies als gevolg van zwaartekrachtsgolven significant te laten zijn.

Zelfs als we geloven in het scenario van het samensmelten van twee superzware zwarte gaten, hebben we er nog nooit één waargenomen – in tegenstelling tot superzware zwarte gaten. DualiteitDualiteit. We proberen daarom te begrijpen waarom, hoewel aan de ene kant wenselijk, een dergelijke gebeurtenis in de wereld hoogst onwaarschijnlijk lijktwezenwezen – Zozeer zelfs dat de vraag of een dergelijke gebeurtenis daadwerkelijk mogelijk is, een kwestie van discussie is onder mensen Astronomie wetenschappersAstronomie wetenschappers Al tientallen jaren, zoals uitgelegd in een persbericht van NOIRLAb (Nationaal onderzoekslaboratorium voor optische en infraroodastronomie), een Amerikaans onderzoekscentrum voor zichtbare en zichtbare astronomie InfraroodInfrarood.

Becky Smethurst, een astrofysicus aan de Universiteit van Oxford (Christ Church), legt in detail het probleem van de ultieme astronomie uit. Voor een redelijk nauwkeurige Franse vertaling klikt u rechtsonder op het witte rechthoekje. De Engelse vertaling zou hierna moeten verschijnen. Klik vervolgens op de moer rechts van de rechthoek, vervolgens op ‘Vertalingen’ en ten slotte op ‘Automatisch vertalen’. Selecteer “Frans”. © Becky Smethurst

Een binair zwart gat voor alle records

In hetzelfde persbericht wordt verwezen naar een bericht in Astrofysisch tijdschrift Uit het artikel dat in open access te vinden is op arXiv En die nieuwe stukken ter discussie brengt. Ze worden gebracht door de vastberadenheid om dit te doen Middelen van bewegingMiddelen van beweging De sterren eromheen zijn afkomstig van de massa van het massieve binaire zwarte gat dat zich daarin bevindt Elliptisch sterrenstelselElliptisch sterrenstelsel Een reus genaamd 0402.+379, gelegen op ongeveer 750 miljoen lichtjaar van de aarde. MelkwegMelkweg. Het is eerder onderzocht op het gebied van radio Maar archief-infraroodgegevens van SpectrometerSpectrometer Gemini meervoudig object (GMOS) telescooptelescoop Gemini Noord heeft het al mogelijk gemaakt om te bepalen SnelheidSnelheid Sterren in de buurt van zwarte gaten. In het geval van het onderzochte gigantische zwarte gat in de Melkweg hebben de bewegingen van de sterren eromheen het team van Nobelprijswinnaars in de natuurkunde Andrea Ghes en Reinhard Genzel ook in staat gesteld de massa ervan te bepalen.

In het geval van 0402.+379 is de verkregen massa een record voor dit type massa Binair systeemBinair systeem Met een waarde van 28 miljard zonsmassa's. Het is ook het enige superzware binaire zwarte gat dat voldoende gedetailleerd is opgelost om de twee objecten afzonderlijk te kunnen zien, terwijl het kleinere is vastgelegd. ScheidingScheiding Het is nog nooit rechtstreeks gemeten – nauwelijks 24 lichtjaar (7,3 parsec), zoals een NOIRLab-persbericht altijd specificeert.

Françoise Coombes, professor aan het College de France, vertelde ons over superzware zwarte gaten. © École Normale Supérieure, PSL

Door dit systeem nauwkeurig te bestuderen wordt duidelijk dat de twee zwarte gaten vast lijken te zitten in hun baan OrbitaalOrbitaal Ongeveer 30.000 jaar tot meer dan drie miljard jaar. als AstrofysiciAstrofysiciAlle verzamelde en geanalyseerde gegevens ondersteunen de theorie dat de massa van het binaire superzware zwarte gat in feite een belangrijke rol speelt bij het voorkomen van een mogelijke fusie. De lichtere zouden minder gevoelig zijn voor het blokkerende effect omdat ze op de een of andere manier minder om hen heen hebben opgeruimd door het effect van dynamische wrijving, dus het uiteindelijke parsec-probleem zou voor hen minder belangrijk zijn. Het enige dat nodig is, is een voldoende grote hoeveelheid sterren en gas in de ‘lege’ buurt in de kern van sterrenstelsels, zodat deze zwarte gaten het effect van aanzienlijke dynamische wrijving kunnen reactiveren.

We hebben al een geval ontdekt van superzware drievoudige zwarte gaten die daarom op het punt staan ​​samen te smelten.

Een andere voorgestelde theorie voor het oplossen van het laatste parsec-probleem is het verstoren van een nieuwe samensmelting van sterrenstelsels met drie superzware zwarte gaten, wat uiteindelijk banen zou opleveren die onstabiel genoeg waren om de drie objecten dichtbij genoeg te laten komen, en het verlies als gevolg van zwaartekrachtsgolfemissies. hun lot onvermijdelijk zou maken, d.w.z. een botsing, zoals reeds opgemerkt Stellaire zwarte gatenStellaire zwarte gaten Detectoren LegoLego En MaagdMaagd.