Οι υπερμεγέθεις μαύρες τρύπες χορεύουν μαζί μέσα σε ένα κβάζαρ
Μια τακτική λάμψη και μείωση της φωτεινότητας ενός κβάζαρ 9 δισεκατομμύρια έτη φωτός μακριά εξηγείται πιο εύκολα από την παρουσία δύο υπερμεγέθων μαύρων τρυπών σε μια πορεία προς τη συγχώνευση. Αν ναι, οι τροχιές τους μειώνονται με ρυθμό που θα πρέπει να οδηγήσει στον συνδυασμό τους σε περίπου 10.000 χρόνια, ένα γεγονός που θα δημιουργήσει ένα βαρυτικό κύμα επικών διαστάσεων.
Οι περισσότεροι γαλαξίες έχουν υπερμεγέθεις μαύρες τρύπες εκατοντάδες εκατομμύρια, ή ακόμα και δισεκατομμύρια, φορές τη μάζα του Ήλιου στον πυρήνα τους. Όταν οι γαλαξίες συγχωνεύονται, αυτές οι τεράστιες μάζες πέφτουν η μία προς την άλλη, αιωρούμενη σε μια τροχιά που σταδιακά σφίγγει καθώς χάνει ενέργεια μέχρι να συγκρουστούν τα δύο αντικείμενα.
Τουλάχιστον αυτή είναι η θεωρία. Το να το δεις στην πράξη είναι άλλο θέμα. Ένα άρθρο στο The Astrophysical Journal Letters ισχυρίζεται ότι βρήκε το πλησιέστερο τέτοιο ζεύγος που έχει εντοπιστεί ποτέ, και μόνο τη δεύτερη φορά που τέτοιες γιγάντιες μάζες έχουν βρεθεί πιο κοντά από την απόσταση από τον Ήλιο στο πλησιέστερο αστέρι.
Το PKS 2131-021 είναι ένα κβάζαρ που προσελκύει την προσοχή των αστρονόμων για σχεδόν 50 χρόνια. Όπως και άλλα κβάζαρ, φτύνει έναν πίδακα υλικού με περισσότερο από το 99 τοις εκατό της ταχύτητας του φωτός, αλλά σε αντίθεση με τα περισσότερα άλλα, ο πίδακας κατευθύνεται κατευθείαν προς τη Γη, καθιστώντας το blazar.
Με μοναδικό τρόπο, η φωτεινότητα του τζετ του PKS 2131-021 δείχνει μια σχεδόν τέλεια ημιτονοειδή καμπύλη σε δεδομένα που συλλέγονται με το ραδιοτηλεσκόπιο Owens Valley Radio Observatory του Caltech. «Αυτό σημαίνει ότι υπάρχει ένα μοτίβο που μπορούμε να παρακολουθούμε συνεχώς με την πάροδο του χρόνου». Ο καθηγητής Tony Readhead του Caltech είπε σε μια δήλωση.
Ο Readhead και οι συνεργάτες του εξέτασαν παλιά αρχεία από άλλα τηλεσκόπια. Τα δεδομένα από το 1981 και το 2005 έδειξαν ένα αντίστοιχο μοτίβο, αλλά οι ενδιάμεσες παρατηρήσεις δεν το έκαναν. Στη συνέχεια, η Sandra O'Neill, μια σπουδαία χημεία που ερευνούσε τα μπλέιζερ ως πανδημικό έργο, έμαθε ότι υπήρχαν ακόμη παλαιότερα αρχεία του PKS 2131-021, που έγιναν με το Παρατηρητήριο Haystack.
«Όταν συνειδητοποιήσαμε ότι οι κορυφές και τα κατώτατα όρια της καμπύλης φωτός που ανιχνεύθηκαν από πρόσφατα ταίριαζαν με τις κορυφές και τα κατώτατα σημεία που παρατηρήθηκαν μεταξύ 1975 και 1983, ξέραμε ότι κάτι πολύ ιδιαίτερο συνέβαινε», είπε ο O'Neill.
Η μοντελοποίηση έδειξε ότι η καμπύλη θα μπορούσε να εξηγηθεί από μια τεράστια μαύρη τρύπα που περιστρέφεται γύρω από μια ακόμη βαρύτερη κάθε δύο χρόνια, αν και τα σχετικιστικά φαινόμενα τεντώνουν τα χρονοδιαγράμματα, οπότε ο κύκλος διαρκεί 4,7 χρόνια από τη δική μας οπτική γωνία. Η εργασία αναγνωρίζει ότι υπάρχουν λιγότερο σαφείς εξηγήσεις, αλλά οι συγγραφείς τις θεωρούν λιγότερο πιθανές από το Occam's Razor και δεν τις έχουν εξετάσει σε βάθος.
Οι τεράστιες μάζες του ζευγαριού σημαίνουν ότι κυκλώνουν ο ένας τον άλλον πολύ πιο γρήγορα από έναν πλανήτη που περιφέρεται γύρω από τον Ήλιο σε παρόμοια απόσταση. Ο O'Neill και οι συν-συγγραφείς τους υπολογίζουν ότι τους χωρίζουν όχι περισσότερες από 2.000 αστρονομικές μονάδες – 2.000 φορές την απόσταση Γης-Ήλιου ή πενήντα φορές την τροχιά του Πλούτωνα – ίσως το ένα δέκατο αυτής.
Το μόνο προηγούμενο ζεύγος υπερμεγέθων μαύρων τρυπών που πιστεύεται ότι είναι τόσο κοντά βρίσκεται στο OJ 287, αλλά ακόμη και τα συστατικά του απέχουν μεταξύ τους 10-100 φορές πιο μακριά. Κατά συνέπεια, το PKS 2131-021 μας επιτρέπει να γίνουμε μάρτυρες ενός πολύ πιο ενδιαφέροντος σταδίου της διαδικασίας όπου η αργή τροχιακή αποσύνθεση οδηγεί σε συγχώνευση. Ίσως λόγω αυτής της εγγύτητας, η καμπύλη φωτός για το PKS 2131-021 είναι πολύ πιο κανονική από την OJ 287. Άλλα «στενά» παραδείγματα έχουν διαχωρισμούς χιλιάδες φορές ευρύτερους.
Από την πρώτη ανίχνευση ενός βαρυτικού κύματος που παράγεται από τη συγχώνευση μαύρων τρυπών, οι επιστήμονες έχουν επιβεβαιώσει ότι τέτοια γεγονότα είναι αρκετά συνηθισμένα. Ωστόσο, πρόκειται για αστρικές μαύρες τρύπες, τα υπολείμματα σουπερνόβα με μάζα 20 φορές μεγαλύτερη από τον Ήλιο. Οι μαύρες τρύπες στα κέντρα των γαλαξιών είναι αστρικές μαύρες τρύπες όπως ο Ήλιος σε έναν μεγάλο αστεροειδή. Είναι επίσης πολύ πιο σπάνια, κάτι που πρέπει να ισχύει και για τις συγχωνεύσεις τους.
Σε 10.000 περίπου χρόνια, όταν οι συγγραφείς αναμένουν ότι το PKS 2131-021 θα συγχωνευθεί, το βαρυτικό κύμα που θα παράγεται θα είναι τεράστιο. Ακόμη και στην τρέχουσα απόστασή τους, ωστόσο, η αλληλεπίδραση του ζεύγους πρέπει να στρεβλώνει τον χωροχρόνο σε τέτοιο βαθμό που υπάρχει πιθανότητα το βαρυτικό κύμα που παράγουν να μεταβάλλει το χρονισμό των πάλσαρ με ανιχνεύσιμο τρόπο.
