Οι τροχιές γύρω από τις υπερμεγέθεις μαύρες τρύπες μπορεί να είναι σαν ένα γιγάντιο παιχνίδι μπιλιάρδου

Στο κέντρο σχεδόν κάθε γαλαξία, υπάρχει μια υπερμεγέθη μαύρη τρύπα, που ζυγίζει εκατομμύρια αν όχι δισεκατομμύρια φορές τη μάζα του Ήλιου μας. Εάν ένα νέο χαρτί είναι σωστό, γύρω από μερικές από αυτές τις τεράστιες μαύρες τρύπες υπάρχουν πολλές μικρότερες, που αλληλεπιδρούν και συγχωνεύονται μεταξύ τους.

Όπως αναφέρεται στο Nature, το περιβάλλον γύρω από τις υπερμεγέθεις μαύρες τρύπες θα μπορούσε να είναι ευνοϊκό για συγκρούσεις μαύρων τρυπών μεγέθους αστρικών, όπως το GW190521. Αυτό το συγκεκριμένο γεγονός ήταν ιδιόμορφο για την έρευνα επειδή έδειξε δύο μαύρες τρύπες να περιφέρονται η μία γύρω από την άλλη σε μια μη κυκλική τροχιά (γεωμετρικά έκκεντρη), κάτι που δεν είχε ξαναδεί.

Η συγχώνευση ήταν επίσης η πιο βαριά μέχρι σήμερα, και η πρώτη με δυνητικά ελαφρύ αντίστοιχο, δημιουργώντας μια ολόκληρη αναταραχή ενθουσιασμού και αβεβαιότητας. Η διεθνής ομάδα υποστηρίζει ότι οι υπερμεγέθεις μαύρες τρύπες θα μπορούσαν να είναι κρίσιμες για να γίνουν πιο πιθανές αυτές οι συγχωνεύσεις.

«Σε αυτά τα περιβάλλοντα η τυπική ταχύτητα και πυκνότητα των μαύρων τρυπών είναι τόσο υψηλή που μικρότερες μαύρες τρύπες αναπηδούν, καθώς σε ένα γιγάντιο παιχνίδι μπιλιάρδου και δεν μπορούν να υπάρξουν μεγάλα κυκλικά δυαδικά», δήλωσε ο συν-συγγραφέας καθηγητής Bence Kocsis από το Πανεπιστήμιο της Οξφόρδης. μια δήλωση.

Ωστόσο, η υπερμεγέθης μαύρη τρύπα δεν είναι αρκετή. Υπάρχουν δύο άλλοι βασικοί παράγοντες στη διευκόλυνση της ασυνήθιστης συγχώνευσης αυτών των μαύρων τρυπών – ειδικά επειδή πιστεύουν ότι μπορεί να μην ήταν μια πρώτη συγχώνευση, αλλά μάλλον μια επαναλαμβανόμενη.

«Νέες μελέτες δείχνουν ότι ο δίσκος αερίου παίζει σημαντικό ρόλο στη σύλληψη μικρότερων μαύρων οπών, οι οποίες με την πάροδο του χρόνου πλησιάζουν στο κέντρο και επίσης πιο κοντά η μία στην άλλη. Αυτό όχι μόνο σημαίνει ότι συναντώνται και σχηματίζουν ζεύγη, αλλά και ότι ένα τέτοιο ζευγάρι μπορεί να αλληλεπιδράσει με μια άλλη, τρίτη, μαύρη τρύπα, που συχνά οδηγεί σε ένα χαοτικό ταγκό με τρεις μαύρες τρύπες να πετούν γύρω», πρόσθεσε ο συν-συγγραφέας Hiromichi Tagawa από το Πανεπιστήμιο Tohoku.

Εκτός από το αέριο, η άλλη σημαντική ιδιότητα ήταν η γεωμετρία. Η ομάδα εξέτασε τις συγκρούσεις στην αρχή τρισδιάστατα – αλλά μόλις το μείωσε σε ένα μόνο επίπεδο αλληλεπίδρασης, ανακάλυψε ότι ήταν πολύ πιο πιθανό να υπάρχουν γεγονότα όπως το GW190521.

«Αλλά τότε αρχίσαμε να σκεφτόμαστε τι θα συνέβαινε αν οι αλληλεπιδράσεις της μαύρης τρύπας έλαβαν χώρα σε έναν επίπεδο δίσκο, ο οποίος είναι πιο κοντά σε ένα δισδιάστατο περιβάλλον. Παραδόξως, βρήκαμε σε αυτό το όριο ότι η πιθανότητα να σχηματιστεί μια έκκεντρη συγχώνευση αυξάνεται έως και 100 φορές, γεγονός που οδηγεί στο ότι περίπου οι μισές συγχωνεύσεις μαύρων τρυπών σε τέτοιους δίσκους είναι πιθανώς εκκεντρικές», δήλωσε ο επικεφαλής συγγραφέας Johan Samsing, από τους Niels. Το Ινστιτούτο Bohr στο Πανεπιστήμιο της Κοπεγχάγης, εξήγησε

«Και αυτή η ανακάλυψη ταιριάζει απίστευτα καλά με την παρατήρηση του 2019, η οποία συνολικά δείχνει τώρα προς την κατεύθυνση ότι οι κατά τα άλλα θεαματικές ιδιότητες αυτής της πηγής δεν είναι και πάλι τόσο περίεργες, αν δημιουργήθηκε σε έναν επίπεδο δίσκο αερίου που περιβάλλει ένα εξαιρετικά τεράστιο μαύρο τρύπα σε έναν γαλαξιακό πυρήνα.»

Οι μαύρες τρύπες φαίνεται να έχουν το δικό τους κοσμικό παιχνίδι μπιλιάρδου. Η ανακάλυψη περισσότερων γεγονότων όπως αυτό θα βοηθήσει στην κατανόηση όχι μόνο των βαρυτικών κυμάτων ή των αστρικών μαύρων τρυπών, αλλά και του ακραίου περιβάλλοντος γύρω από τις υπερμεγέθεις μαύρες τρύπες.

«Αλλά πώς και πού στο Σύμπαν μας σχηματίζονται και συγχωνεύονται τέτοιες μαύρες τρύπες; Συμβαίνει όταν τα κοντινά αστέρια καταρρέουν και και τα δύο μετατρέπονται σε μαύρες τρύπες, είναι μέσω κοντινών τυχαίων συναντήσεων σε αστρικά σμήνη ή είναι κάτι άλλο; Αυτά είναι μερικά από τα βασικά ερωτήματα στη νέα εποχή της Αστροφυσικής των Βαρυτικών Κυμάτων», δήλωσε ο Samsing.