Die optischen Daten des Hubble-Weltraumteleskops und des Sloan Digital Sky Survey werden mit Röntgenbeobachtungen des Chandra-Weltraumteleskops gezeigt, die jeweils SDSS J084905.51 + 111447.2 zeigen, von dem Wissenschaftler glauben, dass es sich um eine Dreifach-Schwarzloch-Fusion handelt.
(Bild: © Röntgen: NASA / CXC / George Mason Univ./R. Pfeifle et al .; Optisch: SDSS & NASA / STScI)
Nehmen Sie drei der massereichsten Objekte im Universum, glätten Sie sie und ihre umgebenden Galaxien zusammen, und das Feuerwerk wird mit Sicherheit erstaunlich sein - und vielleicht werden Wissenschaftler eines Tages die Kollision sehen.
Dieser Tag ist noch nicht ganz gekommen. Aber jetzt sind die Astronomen nahe gekommen und haben entdeckt, was der Grund für eine solch massive Fusion sein könnte: Drei Galaxien, von denen jede wahrscheinlich ein Supermassiv verbirgt schwarzes Loch Im Kern befinden sich alle auf einem Kollisionskurs, der Wissenschaftlern helfen könnte, zu verstehen, warum das Universum so aussieht, wie es aussieht.
"Weil diese Systeme so selten sind, wissen wir nicht viel über sie als Bevölkerung, weshalb es wichtig ist, mehr von ihnen zu finden", sagte Ryan Pfeifle, Hauptautor neuer Forschungsergebnisse, die den Befund beschreiben, und Doktorand in Astronomie an der George Mason University, sagte Space.com. "Wenn wir mehr finden können, können wir sie als Bevölkerung untersuchen und sagen: 'OK, im Allgemeinen verhalten sich diese Systeme so.'"
Das Zusammenführen von Schwarzen Löchern mag nach alten Nachrichten klingen, aber dieses Ereignis ist nichts anderes als die Kollisionen, die Wissenschaftler in den letzten Jahren durch Gravitationswellen "gehört" haben. Diese Signale werden erzeugt von Kollisionen von Schwarzen Löchern das kann jeweils höchstens ein paar Dutzend Mal so viel sein wie die Masse unserer Sonne, wie zwei Tröpfchen, die mühelos auf einer Regenjacke verschmelzen.
Jedes von den supermassive Schwarze Löcher beteiligt an der neuen Forschung enthält die Masse von Hunderten von Millionen Sonnen und ist von ganzen Galaxien von Sternen und Planeten und Monden umgeben. Ihre Kollision wäre wie zwei tobende Flüsse, die einen Damm durchbrechen und die Landschaft mit Überschwemmungen neu gestalten. Ein solches Ereignis würde Gravitationswellen erzeugen, die jedoch so unglaublich lang sind, dass moderne Detektoren sie einfach nicht erfassen können.
Aber es sind diese Arten von Interaktionen, von denen Astronomen glauben, dass sie entscheidend sind, um das Universum so zu machen, wie es heute aussieht, voller Geheimnisse supermassive Schwarze Löcher. "Niemand weiß wirklich, wie sie ziemlich früh in der Geschichte des Universums so massiv werden können", sagte Shobita Satyapal, Pfeifles Beraterin und Co-Autorin und Astrophysikerin an der George Mason University, gegenüber Space.com. "Einer der überzeugendsten Mechanismen, bei denen sie schnell wachsen können, sind diese Galaxienfusionen."
Daher wollten die Forscher versuchen, eine solche Fusion zu erkennen, bevor sie stattfand. Freiwillige Datenanalysten hatten eine Sammlung von Zielen, die auf Messungen von Infrarotlicht basierten, als potenzielle Orte markiert, an denen zwei reife Galaxien kollidierten.
"Wir haben uns entschlossen, nach der Fütterung von Schwarzen Löchern mit Techniken zu suchen, die noch nie zuvor angewendet wurden. Diese Techniken waren empfindlich gegen Verschleierung", sagte Satyapal. "Es ist eine Art neuer Ansatz, diese speisenden Schwarzen Löcher mit Werkzeugen zu suchen, die in diesen Interaktionen im Spätstadium traditionell nicht verwendet wurden."
Das Team hinter der neuen Forschung sammelte zusätzliche Beobachtungen dieser Orte mit Chandra-Röntgenobservatorium der NASA. Die Wissenschaftler hofften, dass die zusätzlichen Daten ein supermassereiches Schwarzes Loch enthüllen würden, das sich von Materie ernährt und Röntgenstrahlen im Herzen jeder Galaxie in diesen verschmelzenden Paaren ausspuckt. Das Eingeben von Röntgenstrahlen ist wichtig, da diese Objekte in Staub- und Gaswolken gehüllt sind, die andere Lichtarten blockieren.
Aber ein Paar, so stellte sich heraus, war so etwas nicht - daher die neue Forschung. Das Zielsystem ist formal als SDSS J084905.51 + 111447.2 bekannt, aber nennen wir es definitiv nicht so. Die verkürzte Version des Namens lautet SDSS J0849 + 1114; Nennen wir es auch nicht so. Können wir es einfach das Triple nennen? Vielen Dank.
Wie auch immer, Pfeifle schloss sich dem Projekt an, um das zu analysieren Chandra Beobachtungen des Triple und andere potenzielle Fusionen. Das erste Mal, als er die Triple-Daten durchgesehen hat, sah es genauso vielversprechend aus wie die anderen potenziellen Duos. Erst als er die Daten erneut besuchte, stellte er fest, dass etwas anders war.
"Als ich mir gerade das Röntgenbild angesehen hatte, war mir nicht klar, dass es sich um drei Röntgenquellen handelt, nur weil ich ein naiver junger Doktorand war", sagte Pfeifle. Aber dann fügte er auch optische Daten über das Gebiet hinzu. "Als ich es aufstellte, klickten plötzlich die Dinge und ich sagte: 'Oh, warte eine Sekunde, da ist etwas faul.'" Das Ergebnis war eine zweijährige Besessenheit, um festzustellen, ob es wirklich drei verschmelzende supermassereiche Schwarzlochgalaxien gab .
(Das Triple hat auch die Aufmerksamkeit anderer Forscher auf sich gezogen. Ein separates Team von Wissenschaftlern ist ebenfalls zu dem Schluss gekommen, dass es sich bei dem Triple wahrscheinlich um drei kollidierende supermassive Schwarzlochgalaxien handelt, basierend auf einigen überlappenden und einigen einzigartigen Daten ihre Analyse auf den Pre-Print-Server arXiv.org im Juli und lehnte ein Interview mit Space.com zu diesem Zeitpunkt ab, da es zur Veröffentlichung einer Peer-Review unterzogen wurde. "Sie kamen zu einem ähnlichen Ergebnis", sagte Satyapal, der hinzufügte, dass ihr Team im Februar damit begann, ihre Ergebnisse aufzuschreiben. "Es ist schön zu sehen, dass es eine Bestätigung gibt.")
Die Forschungen von Pfeifle und Satyapal gehen davon aus, dass das Triple aus drei Galaxien besteht, die möglicherweise kollidieren - obwohl sie sich einfach gegenseitig streifen könnten, nicht nahe genug, um in eine letzte Spirale zu versinken. Wenn es sich um eine echte Fusion handelt, können die Wissenschaftler nicht genau sagen, wie weit die massive Kollision entfernt sein könnte, obwohl eine solche Fusion von Anfang bis Ende wahrscheinlich etwa eine Million Jahre dauert.
Derzeit liegen die Galaxien zwischen 11.000 und 23.800 Lichtjahre voneinander getrennt. Eines der Trios versteckt definitiv ein supermassives Schwarzes Loch in seiner Mitte; Die anderen beiden scheinen ebenfalls zu sein, zeigen aber nicht das gleiche verräterische Signal wie das erste, sagten die Forscher.
Systeme wie das Triple sind möglicherweise nicht informativer als die Paare, die das Team tatsächlich gejagt hat. Zweiteilige Fusionen können kriechen und länger dauern als die Lebensdauer des Universums, aber die Anwesenheit einer dritten Galaxie scheint die Kollision wahrscheinlich voranzutreiben, wie Simulationen von Wissenschaftlern nach solchen Ereignissen beurteilen.
Diese Simulationen legen auch nahe, was aus dem Triple werden könnte, wenn es Galaxien kollidieren eines Tages. "Es würde immer noch eine Galaxie geben, eine Art Zugunglück anfangs", sagte Satyapal. Die Dynamik einer Kollision kann einzelne Galaxien, die beispielsweise als fein strukturierte Wirbel von Sternen wie unsere eigene Milchstraße begonnen haben, in etwas Unkenntliches verwandeln.
"Wir glauben, dass diese Fusionen nicht nur das Schwarze Loch wachsen lassen, sondern tatsächlich eine Scheibengalaxie in riesige elliptische Galaxien verwandeln", sagte Satyapal. "Du hast nur einen großen Sternenball mit einem riesigen schwarzen Loch."
Die Forschung ist in beschrieben ein Papier Gepostet am 7. August auf dem Preprint-Server arXiv.org und zur Veröffentlichung im Astrophysical Journal angenommen.
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