Столкновение черной дыры, возможно, взорвалось со светом

Когда две черные дыры вращаются вокруг друг друга и в конечном итоге сталкиваются, они испускают рябь в пространстве и времени, называемую гравитационными волнами. Поскольку черные дыры не испускают свет, эти события не должны светиться какими-либо световыми волнами или электромагнитным излучением. Центр выпускников, астрофизики CUNY К.Э. Саавик Форд и Барри МакКернан изобрели способы, которыми слияние черной дыры может взорваться со светом. Теперь астрономы впервые увидели свидетельство одного из этих производящих свет сценариев. Их результаты доступны в текущих выпусках Physical Review Letters .

Команда, состоящая из ученых из Центра выпускников, CUNY; Calwech’s Zwicky Transient Facility (ZTF); Муниципальный колледж Манхэттена (BMCC); и Американский музей естественной истории (AMNH) заметил вспышку света от пары сливающихся черных дыр. Событие (называемое S190521g) было впервые идентифицировано Лазерным интерферометром (LIGO) Лазерного интерферометра Национального научного фонда (NSF) и детектором Европейской Девы 21 мая 2019 года. Когда черные дыры слились, перемешивая пространство и время, они послали из гравитационных волн. Вскоре после этого ученые из ZTF, расположенной в Паломарской обсерватории недалеко от Сан-Диего, просмотрели свои записи об этом событии и обнаружили, что может быть вспышкой света, исходящим от сливающихся черных дыр.

«В центре большинства галактик скрывается сверхмассивная черная дыра. Она окружена роем звезд и мертвых звезд, в том числе черных дыр», — сказал соавтор исследования Форд, профессор Центра выпускников, BMCC и AMNH. «Эти объекты роятся, как злые пчелы, вокруг чудовищной королевы пчел в центре. Они могут ненадолго найти гравитационных партнеров и спариться, но обычно быстро теряют своих партнеров из-за безумного танца. Но в диске сверхмассивной черной дыры, текучий газ превращает мошу». Яма роя в классический менуэт, организовывая черные дыры, чтобы они могли спариться », — говорит она.

Как только черные дыры сливаются, новая, теперь более крупная черная дыра испытывает удар, который отправляет ее в случайном направлении, и она пропускает газ в диске. «Именно реакция газа на эту ускоряющуюся пулю создает яркую вспышку, видимую с помощью телескопов», — сказал соавтор McKernan, профессор астрофизики в Graduate Center, BMCC и AMNH.

«Эта сверхмассивная черная дыра бурлила много лет до этой более резкой вспышки», — сказал ведущий автор исследования Мэтью Грэм, профессор астрономии в Калифорнийском технологическом институте и исследователь проекта ZTF. «Вспышка произошла в правильном масштабе времени и в правильном месте, чтобы совпадать с событием гравитационной волны. В нашем исследовании мы заключаем, что вспышка, вероятно, является результатом слияния черной дыры, но мы не можем полностью исключить другие возможности. «

«ZTF был специально разработан для выявления новых, редких и переменных типов астрономической деятельности, подобных этой», — сказал директор Отдела астрономических наук NSF Ральф Гауме. «Поддержка новых технологий NSF продолжает расширяться, как мы можем отслеживать такие события».

Предполагается, что такая вспышка начнется через несколько дней или недель после первоначального всплеска гравитационных волн, возникших во время слияния. В этом случае ZTF не сразу уловил событие, но когда ученые вернулись и просмотрели архивные изображения ZTF несколько месяцев спустя, они обнаружили сигнал, который начался через несколько дней после события гравитационно-волновой волны мая 2019 года. ZTF наблюдал, как вспышка медленно исчезала в течение месяца.

Ученые попытались более подробно взглянуть на свет сверхмассивной черной дыры, называемой спектром, но к тому времени, когда они посмотрели, вспышка уже погасла. Спектр предложил бы больше поддержки идеи о том, что вспышка возникла в результате слияния черных дыр внутри диска сверхмассивной черной дыры. Тем не менее, исследователи говорят, что они смогли в значительной степени исключить другие возможные причины наблюдаемой вспышки, в том числе сверхновую или событие приливного разрушения, которое происходит, когда черная дыра по существу ест звезду.

Более того, команда говорит, что маловероятно, что вспышка возникла из-за обычного грохота сверхмассивной черной дыры, которая регулярно питает окружающий диск. Используя Catalina Real-Time Transient Survey под руководством Caltech, они смогли оценить поведение черной дыры за последние 15 лет и обнаружили, что ее активность была относительно нормальной до мая 2019 года, когда она внезапно усилилась.

«Сверхмассивные черные дыры, подобные этой, постоянно имеют вспышки. Они не являются тихими объектами, но время, размер и местоположение этой вспышки были впечатляющими», — сказал соавтор Манси Касливал (MS ’07, PhD ’11), доцент кафедры астрономии в Калифорнийском технологическом институте. «Причина, по которой поиск таких вспышек так важен, заключается в том, что они чрезвычайно помогают в вопросах астрофизики и космологии. Если мы сможем сделать это снова и обнаружить свет от слияний других черных дыр, то мы сможем прибить дома этих черных дыр». и узнать больше об их происхождении. «

Вновь образованная черная дыра должна вызвать еще одну вспышку в ближайшие несколько лет. Процесс слияния дал объекту удар, который заставил бы его снова войти в диск сверхмассивной черной дыры, производя еще одну вспышку света, которую ZTF должен видеть.

---

Источник истории:

Материалы предоставлены Центром Выпускников, CUNY . Примечание: содержание может быть отредактировано по стилю и длине.

---

Связанные мультимедиа :

• Художественная концепция сверхмассивной черной дыры и окружающего газового диска с двумя меньшими черными дырами

---

Ссылка на журнал :

1. М. Дж. Грэм и соавт. Кандидат электромагнитный аналог бинарного гравитационного волнового события с черной дырой GW190521g . Письма Физического Обзора , 2020 DOI: 10.1103 / PhysRevLett.124.251102