En ny modell antyder att sammanslagning av supermassiva svarta hål kommer att glöda i kusliga ultravioletta och röntgenstrålningsljus när de går in i en oundviklig krasch.
Supermassiva svarta hål är miljontals eller miljarder gånger solens massa och bor i nästan varje galax som är minst så stor som vår egen Vinterväg, enligt ett uttalande från NASA. Forskare vet att galaxer ofta kombineras; detta kommer att hända med Vintergatan och Andromeda, till exempel om cirka 4 miljarder år.
"Vi vet att galaxer med centrala supermassiva svarta hål kombineras hela tiden i universum, men vi ser bara en liten bråkdel av galaxer med två [svarta hål] nära deras centra," Scott Noble, en astrofysiker vid NASA: s Goddard Space Flight Center i Maryland , sade i ett uttalande. [No Escape: Dyk in i ett svart hål (Infographic)]
Medan forskare har sett sammanslagningar av svart hål tidigare var dessa mycket mindre, enligt uttalandet - jämförbart med storleken på en stjärna, vilket betyder någonstans från tre till några dussin gånger solens massa. Dessa sammanslagningar av svart hål i stjärnstorlek detekterades med hjälp av National Science Foundation: s laserinterferometer Gravitational-Wave Observatory (LIGO). Forskare hittade dem genom att upptäcka gravitationella vågor, som är krusningar i rymden genererade efter dessa stora sammanslagningar.
Supermassiva sammanslagningar av svart hål kommer att vara svårare att spåra, sade NASA-tjänstemän i uttalandet, eftersom de ofta är mycket längre från varandra och avger svagare gravitationsvågsignaler. För att upptäcka den lilla signalen måste detektorerna vara belägna i rymden för att undvika att störas av seismiska vågor på vår egen planet. Ett framtida uppdrag som kan göra det är Europeiska rymdorganisationens laserinterferometer rymdantenn (LISA), planerad att lanseras på 2030-talet.
Det finns dock en annan möjlig metod för att hitta supermassiva sammanslagningar. När galaxerna slås samman tar de med sig samlingar av gas, damm, stjärnor och planeter. När kollisionen inträffade skulle mycket av detta material dras mot de svarta hålen - som sedan börjar "äta" materialet och generera strålning som astronomer borde kunna se (innan materialet passerar det svarta hålets händelseshorisont).
Den nya simuleringen följde vad som händer över tre banor med supermassiva svarta hål som är ungefär 40 banor bort från helt sammanslagning. Modellen antyder att det vid denna tidpunkt i sammanslagningen skulle finnas lite UV-ljus och högenergi röntgenstrålar synliga i teleskop.
"Tre regioner med ljusemitterande gas glöder när de svarta hålen smälter samman, alla sammankopplade med strömmar av het gas: en stor ring som omger hela systemet, kallat den sortshåriga skivan, och två mindre runt varje svarta hål, som kallas miniskivor," NASA-tjänstemän sa.
"Alla dessa föremål avger främst UV-ljus," fortsatte tjänstemännen. "När gas flyter in i en minidisk med hög hastighet samverkar skivans UV-ljus med varje svart håls korona, [som är] ett område med högenergiska subatomära partiklar över och under skivan. Denna interaktion producerar röntgenstrålar. När utvidgningsgraden är lägre, UV-ljus dimmar relativt röntgenstrålarna. "
Simuleringen antyder att röntgenstrålar i en supermassiv sammansättning av svart hål kommer att vara ljusare och mer varierande än röntgenstrålar som observerats i ensamma supermassiva svarta hål. (Förändringarna har att göra med hur snabb gas runt det svarta hålbanorna, liksom banorna på själva de sammanslagna svarta hålen.)
Simuleringen utfördes vid National Center for Supercomputing Applications Blue Waters superdator vid University of Illinois i Urbana-Champaign. Denna speciella simulering uppskattade gastemperaturer, medan framtida simuleringar kommer att innehålla parametrar som temperatur, total massa och avstånd för att se effekterna på ljuset som fusionen avger, enligt uttalandet.
Det nya arbetet detaljerades igår (2 oktober) i The Astrophysical Journal.
