Fyysikot jäljittivät ensimmäisen karkulaismustan aukon väkivaltaiseen törmäykseen

Tutkijat ovat koonneet yhteen väkivaltaisen fuusion, joka sinkosi supermassiivisen mustan aukon pois emogalaksistaan lähes 1 000 kilometrin sekuntinopeudella. Tämä on ensimmäinen kerta, kun on havaittu ilmiö, jota yleinen suhteellisuusteoria on pitkään ennustanut.

UC Santa Barbaran ja Texasin yliopiston (Austin) fyysikoiden Physical Review Letters -lehdessä julkaisema tutkimus rekonstruoi, kuinka kaksi supermassiivista mustaa aukkoa törmäsivät ja tuottivat epäsymmetrisiä gravitaatioaaltoja, jotka olivat tarpeeksi voimakkaita sinkoamaan syntyneen fuusioituneen mustan aukon galaksienväliseen avaruuteen "kuin tykin rekyyli", kertoo toinen kirjoittaja Tejaswi Venumadhav, UCSB:n fysiikan laitoksen apulaisprofessori.eurekalert

Törmäyksen rekonstruointi

Kyseinen kohde, nimeltään RBH-1, havaittiin ensimmäisen kerran syyskuussa 2022, kun tähtitieteilijät huomasivat ohuen viivan, joka ulottui yli 202 000 valovuoden päähän noin 7,5 miljardin valovuoden päässä Maasta sijaitsevan galaksin keskustasta. James Webb -avaruusteleskoopilla vuonna 2025 tehdyt jatkohavainnot vahvistivat, että jälki koostui nuorista, sinisistä tähdistä, jotka muodostuivat mustan aukon vanavedessä sen kulkiessa galaksienvälisen kaasun läpi.news.ucsb

Äärimmäisen nopeuden selittämiseksi tiimi simuloi satoja tuhansia hypoteettisia mustien aukkojen fuusioita. Yksinkertainen törmäys kahden pyörimättömän mustan aukon välillä voisi tuottaa vain noin 200 kilometrin sekuntinopeuden rekyylin, mikä on kaukana havaitusta. Simulaatiot viittasivat sen sijaan kahteen massaltaan samankaltaiseen mustaan aukkoon, joista raskaampi pyöri 70–75 prosentilla yleisen suhteellisuusteorian sallimasta maksiminopeudesta, ja sen pyörimisakseli oli kallellaan ja prekessoi kuin huojuva hyrrä.eurekalert

"Olin aluksi yllättynyt siitä, kuinka äärimmäiseltä tämä kuulostaa", Venumadhav sanoi, "mutta sitten tajusin, että sen oli luultavasti oltava niin, jotta se olisi voinut tuottaa kaukoputkilla näkyvän dramaattisen piirteen."eurekalert

Galaktisen historian fossiilinen arkisto

Fuusio paljastaa myös, että RBH-1:n alkuperä liittyi kahden galaksin törmäykseen, jossa suurempi galaksi oli enintään neljä kertaa massiivisempi kuin pienempi. Syntynyt yhdistynyt galaksi, jota kutsutaan nimellä GX, oli jo ehtinyt järjestyä uudelleen noin 70 miljoonan vuoden aikana ennen kuin mustat aukot lopulta fuusioituivat.bioengineer

Johtava kirjoittaja Tousif Islam, tutkijatohtori UCSB:n Kavli-teoreettisen fysiikan instituutista, totesi, että yleinen suhteellisuusteoria ennustaa 5–10 prosentin supermassiivisten mustien aukkojen fuusioista tuottavan suuria rekyylipotkuja, mutta RBH-1 on ensimmäinen kohde, jonka on havaittu sopivan tähän kuvaukseen. "Nyt kun meillä on JWST, tämä on toivottavasti ensimmäinen monista tällaisista havainnoista", Islam sanoi.eurekalert

Valon ja gravitaatioaaltojen yhdistäminen

Tuloksilla on suoria vaikutuksia suunniteltuun Laser Interferometer Space Antenna -observatorioon eli LISAan, joka on avaruuteen sijoitettava observatorio, joka on suunniteltu havaitsemaan supermassiivisten mustien aukkojen fuusioiden tuottamia matalataajuisia gravitaatioaaltoja – taajuuksia, jotka ovat liian matalia maapohjaisille ilmaisimille, kuten LIGO:lle ja Virgolle. "Tämä yhdistää sen, mitä kaukoputket näkevät, siihen, mitä LISA tulee kuulemaan", Venumadhav sanoi.eurekalert