Astronomiya

Abell 2261-də bir qalaktika, mərkəzində qara dəlik olmadan necə mövcuddur?

Abell 2261-də bir qalaktika, mərkəzində qara dəlik olmadan necə mövcuddur?

Burada bir qaynaq astronomların Abell 2261, A2261-BCG küməsindəki ən parlaq qalaktikada qara dəlik axtardığını, ancaq heç bir şey tapmadığını söyləyir.

Bununla birlikdə, NASA-nın Chandra X-ray Rəsədxanası və Hubble Kosmik Teleskopundan alınan rentgen müşahidələri heç bir şey tapmadı.

Bu qalaktikanın mərkəzində qara dəlik olmaması necə mümkündür?


Fizika qalaktikanın mərkəzində qara dəlik tələb etmir, sadəcə ehtimal olduğunu göstərir.

Sizə lazım olan yalnız kütlədir. Kütlə qara bir çuxur meydana gətirəcək qədər sıx deyilsə, qalaktikanın böyüməsi üçün hələ də yüksək ola bilər.

(Həm də heç bir şey tapmaq heç bir şeyin orada olmamaqla eyni deyil. Deməli, heç kim orada bir qara dəliyin mövcudluğunu istisna etmir)


Abell 2261-də ("Abell 2261-BCG") ən parlaq dəstə qalaktikası (BCG) kütləvi bir eliptikdir; bunların demək olar ki, həmişə mərkəzlərində çox böyük qara dəliklər var. Əlavə olaraq, qalaktikanın mərkəzi nisbətən aşağı ulduz sıxlığı olan böyük bir bölgəyə ("nüvə") sahibdir, ümumiyyətlə iki SMBH-nin birinə birləşməsi nəticəsində meydana gəldiyi düşünülən bir şey, iki kütləvi qalaktikanın birləşməsini izləyən bir hadisə bir kütləvi eliptik əmələ gətirir. (Birləşmənin bir hissəsi olaraq, iki SMBH ikili birlik meydana gətirir; birləşən qalaktikanın mərkəzinə yaxın olan ulduzlar bu ikili ilə cazibə qüvvəsi ilə qarşılıqlı təsir edə bilər, adi nəticə ikili büzülmə və ulduzun daha böyük bir radiusa çıxarılmasıdır; beləliklə, ulduzlar mərkəzdən qalaktikanın ara və ya xarici hissələrinə atılır və mərkəzdəki ulduzların sıxlığı daha aşağı olur.Nəhayət, SMBH ikili o qədər kiçik olur ki, cazibə şüası onu daha da kiçiltir, nöqtəyə qədər. iki SMBH-nin birləşərək qalaktikanın mərkəzində birinə çevrilməsi.)

Bu məqalənin arxasındakı əsl sənəd (Gültekin və digərləri) BCG mərkəzində (və mərkəzə yaxın bir neçə yerdə) mümkün SMBH ətrafındakı bir yığma diskindən rentgen emissiyası axtarma haqqındadır. Heç bir rentgen şüası aşkar etmədikləri üçün "ya yoxdur" nəticəsinə gəlirlər $ 10 ^ {10} M _ { odot} $ A2261-BCG nüvəsindəki qara dəlik və ya aşağı səviyyədə yığılır. "Yəni həqiqətən iki ehtimal var:

  1. Orada edir qalaktika mərkəzində bir SMBH, lakin səssizdir (çoxlu rentgen şüaları çıxarmaq üçün kifayət qədər qaz yığmır).

  2. Orada deyil gözlənilməz olduğu üçün daha həyəcanlı bir qalaktika mərkəzindəki bir SMBH.

İndi həqiqətən var edir bəzən ola bilən nəzəri bir mexanizmdir çıxarın qalaktikanın mərkəzindən bir SMBH. İki SMBH birləşərək bir SMBH meydana gətirəndə (yuxarıya bax), birləşən SMBH-nin qalaktika mərkəzindən atılmasına səbəb olan bir "təpik" ola bilər (bu zərbənin böyüklüyü iki SMBH arasındakı kütlə nisbəti kimi şeylərdən asılıdır, fərdi SMBH-lər birləşmədən əvvəl nə qədər sürətli fırlanırdı və nədir yönüw bu spinlərin birləşmədən əvvəl ikili orbitinə nisbətən). Əksər hallarda, atılan SMBH yenidən qalaktikanın mərkəzinə düşəcək - ehtimal ki, dinamik sürtünmə hərəkəti yavaşladıqdan və qalaktikanın mərkəzində yerləşmədən bir neçə dəfə içəriyə və içə salınır. Həddindən artıq vəziyyətdə, qalaktikadan tamamilə qaçması üçün kifayət qədər sürətli bir şəkildə atıla bilər. Bütün bu proses qalaktikanın mərkəzindən də bir sıra ulduzları çıxaracaq, bu da aşağı sıxlıqlı nüvənin bu qədər böyük olmasını izah etməyə kömək edə bilər (yəni SMBH-ikili birləşmə prosesinin birləşməsi) nəticədə SMBH ejeksiyonu).

Buna görə Abell 2261-BCG-də belə bir şey ola bilər və SMBH hazırda qalaktika mərkəzinin xaricindədir. (Və ya mərkəzdə oturur və X-şüalarında görünmür.) Əlbəttə, rentgen yayan SMBH üçün heç bir dəlil tapmadılar çöldə qalaktika nüvəsi də, buna görə də həqiqətən bilmirik - və nəticədə mərkəzdə (sakit) bir SMBH varsa təəccüblənmərəm.

(Rory Alsop, bütün qalaktikaların SMBH-lərin olmaması düzgündür - məsələn, yerli kiçik spiral qalaktika Messier 33 ilə tədqiq edilmişdir. Hubble Kosmik Teleskopu (Gebhardt et al. 2001 və mərkəzindəki ulduz sürətlərinin modelləşdirilməsi yuxarı həddi 1500-ə bərabərdir) $ M _ { odot} $ hər hansı bir mümkün qara dəlik üçün. Ancaq kifayət qədər diqqətlə öyrənilən hər bir kütləvi eliptik birinin olduğu görünür, buna görə Abell 2261-BCG-də də birinin olmasını gözləyirik.)


Qara deliklər



Brauzeriniz video etiketini dəstəkləmir.

Daha çox məlumat
Video tərtib: NASA / GSFC / SVS / M.Subbarao & amp NASA / CXC / SAO / A.Jubett

2019-cu ilin aprelində elm adamları Event Horizon Teleskopundan (EHT) istifadə edərək M87 qalaktikasında qara dəliyin ilk görüntüsünü yayımladılar. Bu supermassive qara dəlik günəşin kütləsindən 6,5 milyard qat ağırlığında və M87-nin mərkəzində, Yerdən 55 milyon işıq ili uzaqlıqda yerləşir.

Supermassive qara dəlik, son mətbuat açıqlamamızda izah edildiyi kimi demək olar ki, işıq sürəti ilə hərəkət edən hissəciklərin jetlərini gücləndirir. Bu təyyarələr radio dalğalarından görünən işığa və qamma şüalarına qədər bütün elektromaqnit spektrini əhatə edən işıq yaradır.

Qara dəliyin xüsusiyyətləri barədə mühüm bir fikir əldə etmək və EHT görüntüsünü şərh etməyə kömək etmək üçün elm adamları yerdəki və kosmosdakı dünyanın ən güclü 19 teleskopu ilə müşahidələri əlaqələndirərək spektrdən işıq topladılar. Bu, reaktivlər olan çox böyük bir qara dəlikdə görülən ən böyük eyni vaxtda müşahidə kampaniyasıdır.

Bu müşahidə kampaniyasında iştirak edən NASA teleskopları arasında Chandra X-ray Rəsədxanası, Hubble Kosmik Teleskopu, Neil Gehrels Swift Rəsədxanası, Nüvə Spektroskopik Teleskop Array (NuSTAR) və Fermi Gamma-Ray Kosmik Teleskopu yer alır.


10 Milyard Günəş Kütləsi Qara Delik, Kainatdakı ən böyük qalaktikalardan birindən Qaçır

Son illər ərzində bir sıra elm adamları "Abell 2261" qalaktika qrupundakı qara dəliyin yoxa çıxmasını izləməyə çalışdı və bir sıra fərziyyələr verdi.

Son bir neçə onillikdə astronomlar arasında üstünlük təşkil edən fikir, mərkəzindəki hər qalaktikanın milyonlarla və ya bəlkə də milyardlarla günəş udan nəhəng bir qara dəlik olmasıdır və qalaktika nə qədər böyükdürsə, qara dəliyin kütləsi o qədər böyükdür.

Qara dəliksiz qalaktika

Sürpriz on il əvvəl, Kosmik Teleskop Elm İnstitutundan Marc Postman mərkəzində qara dəliyi olmayan nəhəng bir qalaktika kəşf etdiyi zaman gəldi.

Ümumiyyətlə hər qalaktikanın nüvəsində mərkəzdə çuxurun cazibə qüvvəsi sayəsində toplanan parıldayan ulduzlar tərəfindən yayılan əlavə bir işıq kütləsi olur, ancaq Postmanın kəşf etdiyi o qalaktikanın adi işıq kütləsi yox idi və nüvə , təxminən 20 min İşıq ili uzaqlıqdakı bir diametri olan bir ulduz buludu, qalaktikanın ortasında deyildi.

2012-ci ildə Arizona, Tucsonda yerləşən Milli Optik-İnfraqırmızı Astronomiya Tədqiqat Laboratoriyasının Todd Lauer, "Bu heç də qeyri-adi bir şey deyil" dedi. Sonrakı illərdə Postman, Lauer və bir qrup digər alim itkin qara dəliyi tapmaq üçün qalaktikadan yayılan rentgen və radio dalğalarını izləmək üçün çalışdı.

Bu qalaktika, "Abell 2261" olaraq bilinən qalaktikalar qrupundakı ən parlaqdır və şimal səma yarımkürəsindəki Herakl bürcünün içərisində, Dünyadan təxminən 2,7 milyard işıq ili uzağındadır.

Alimlər itkin qara dəliyin kütləsinin 10 milyard günəş kütləsinə və ya daha çoxuna bərabər olduğunu düşünürlər; bu, onu Samanyolu mərkəzindəki, təxminən 4 kütləsi olan qara dəliklə müqayisə etsək, nəhəng bir ölçüyə bərabərdir. milyon günəş kütləsi.

Bu nəhəng çuxur harada yox ola bilər?

Olasılıqlardan biri də, müvəqqəti olaraq udula bilən şey bitdikdən sonra bu çuxurun mövcud olması, lakin statik olmasıdır, lakin Lauer və həmkarları başqa bir fərziyyə irəli sürdülər ki, qara dəlik qalaktikadan uzaqlaşdı.

Qara dəliklərin daha yaxşı başa düşülməsi

Sonuncu ehtimalın doğruluğunu sübut etmək, ulduzları və planetləri kosmosa ata biləcək nəhəng qüvvələr və deliklər haqqında daha çox sirri ortaya qoyaraq, qalaktikaların və kainatın təkamülündəki bəzi şiddətli və dinamik proseslərə daha dərin bir fikir verəcəkdir.

Dr. Lauer, özünü '' Nuker Qrupu '' adlandıran bir elmi qrupa aiddir və son dörd on il ərzində bu qrup Hubble teleskopu və digər inkişaf etmiş cihazları istifadə edərək uzaq qalaktikaların nüvələrini izləməyə çalışdı.

Lauer, "(Abbl 2261) 'də baş verənlər, təxminən, kainatdakı ən kütləvi eliptik qalaktikalarda, təkamüllərinin son nöqtəsində baş verənlərdir" deyir.

1960-cı illərdə, qalaktika mərkəzlərində kvazarların kəşfi astronomların super iri qara dəliklərin ulduzları udmaqdan və qalaktik nüvədə işıq kütləsi istehsalından məsul olduğuna inanmasına səbəb oldu.

Əsrin sonunda, astronomlar, hər qalaktikada günəşin kütləsindən milyonlarla milyard milyard qat böyük bir super qara kütlə olduğu qənaətinə gəlmişdilər, ancaq qara dəliklərin necə meydana gəldikləri, təkamül tapıb inkişaf etmədikləri barədə açıq bir açıqlama verilmədi. qara dəliklərdən və ya kainatın həyatının əvvəllərində başqa bir müddətdə meydana gəldi.

Və 1980-ci ildə 3 astronom Mitchell Begelman, Martin Rees və Roger Blandford bu qara dəliklərin qalaktikaların təkamülünə necə təsir etdiyini yazdılar. Kainat həyatının başlanğıc mərhələsində tez-tez rast gəlinən bir hadisə olan iki qalaktikanın toqquşması və birləşməsi baxımından mərkəzi qara dəliklər bir-birinin ətrafında fırlanan iki qara dəlikdən ibarət ikili sistem meydana gətirir.

Begelman və həmkarları, bu iki nəhəng qara dəliyin ətrafdakı bürc ilə qarşılıqlı əlaqədə olduqlarını və zaman-zaman bu ulduzlardan birinin ikiliyə yaxınlaşdığını, ancaq cazibə qüvvələrinin onu mərkəzdən sıxışdırdığını və zaman keçdikcə daha çox ulduzun itələdiyini gördülər. mərkəzdən uzaq. Tədricən ulduz işığı daha geniş bir nüvə meydana gətirmək üçün yayılır və mərkəzdə az bükülmə olur.

Qara dəliyin yeri ilə bağlı fərziyyələr

"Abell 2261" qalaktikasını müşahidə edərkən Lauer və Postman digər qalaktikalarda müşahidə olunduğu kimi mərkəzdə bir sıxlıq tapacaqlarını düşünmüşdülər. Bunun əvəzinə, işıq kütləsində bir azalma oldu, sanki supermassive qara dəlik və onu müşayiət edən ulduzlar tamamilə yox oldu.

Bu kəşf, Begelman və həmkarları tərəfindən qəbul edilən ssenari ilə əlaqədar bir çox sual doğurdu, çünki iki qara dəlik yoxdan birləşdi və birləşmə 1916-cı ildə Eynşteynin proqnozlaşdırdığı kimi böyük bir cazibə dalğası və uzay vaxtı dalğaları ilə müşayiət olundu. bir əsr sonra, xüsusən 2016-cı ildə LIGO rəsədxanası cihazları tərəfindən izlənildi.

Əgər bu partlayış əvvəlki nəzəriyyələrin güman etdiyi kimi şiddətli olsaydı, qara dəliyin qalaktikadakı başqa bir yerə, hətta onun xaricinə göndərilməsinə səbəb olardı, bu da Apple 2261-i müşahidə edən elm adamlarının görmədikləri bir şeydir, bu səbəbdən itkinləri tapmaq dəlik çox vacib idi, məqbul bir elmi açıqlama əldə etmək.

Elliptik qalaktikanın (A2261-BCG) daha da araşdırılması nəticəsində diffuz bir nüvədə 4 kiçik işıq düyünü aşkar edildi və bunlardan birinin içərisində qara dəliyin gizlədilməsi ehtimalı artırıldı.

Araşdırmaq üçün Qərbi Virciniya Universitetindən Sarah Burke Spolaor-un rəhbərlik etdiyi bir qrup, Hubble Rəsədxanası və "Rəsədxanaların Böyük Dizi" ndən istifadə edərək dörd qovşağı müşahidə etdi. Komanda, qovşaqlardan 2-nin böyük ehtimalla kiçik qalaktikalar olduğu və qara dəlik ola bilməyəcəyi, üçüncü və dördüncü qovşaqların isə itkin deşik ehtimal etdiyi qənaətinə gəldi.

James Webb gözləyir

İtkin çuxurun sirrini tapmaq üçün növbəti dayanacaq NASA-nın Chandra X-ray Kosmik Rəsədxanası oldu. Michigan Universitetindən Kayhan Gültekin, Nookers komandasının veteran bir elm adamı, teleskopu nüvəyə və dörd qovşağa doğru istiqamətləndirdi və hipotetik bir qara dəliyin normal enerjisinin milyondan birinin nisbətində bəslənməsini təmin etdi, heç mövcud olsaydı. Gültəkin bir e-poçtda "Mərkəzdəki qara dəlik çox zəifdir, ya da yoxdur" dedi.

Astronomlar dörd qovşağı eyni vaxtda araşdırmaq və olub olmadığını müəyyənləşdirmək üçün gələn oktyabrın sonunda işə salınması planlaşdırılan Hubbleın yerini alacaq yeni rəsədxananın - James Webb Space Teleskopunun başlanmasını səbirsizliklə gözləyirlər. onlardan itkin qara dəlik var.


Elm adamları Supermassive Qara delik izini itirmiş ola bilər

Orada, kosmosun bir yerində, artıq qalaktikasının mərkəzində keçməyən bir qara dəlik ola bilər. Amerika Astronomiya Cəmiyyəti tərəfindən nəşr olunan bir jurnalda, elm adamları Abell 2261-in mərkəzi olduğu düşünülən supermassive qara dəliyin artıq orada ola bilməyəcəyini fərq etdilər. Bunun əvəzinə, elm adamları, cazibə dalğası geri çəkmə adı verilən bir müddətə görə öz qalaktikasından çıxarıla biləcəyini söyləyirlər.

Bir geri çəkilmə zamanı bir-birinə yaxın iki qara dəlik bir-birinə birləşərək kosmosa dalğalar göndərir. Nəzəri olaraq, bu dalğalar, qara dəliyi hazırkı yerindən uzaqlaşdıra bilər Forbes. & ldquoQara dəliyi qalaktikadan tamamilə qovmaq və çoxdan yox olmaq üçün kifayətdir. Qalaktikalararası məkanda seyr halında olardı "dedi jurnalın aparıcı astronomu Kayhan Gültekin.

Parçada, ilk jurnalın yayıncıları texniki cəhətdən hələ də mövcud olduğu yerdə olduğuna işarə etdilər, sadəcə əvvəlki vəziyyətlərdə tapa bildikdən sonra indi tapa bilməyəcəklər.

"Yenə Gültəkin A2261-BCG-də çox böyük bir qara dəlik olmadığı qənaətinə gəlmək üçün çox tezliklə deyir" dedi. Forbes əlavə edir. "Ancaq orada olmasaydı, mərkəzində belə böyük bir qara dəlik olmadan kəşf edilmiş yeganə böyük qalaktika olardı. Hətta öz Samanyolu və rsquos supermassive qara dəliyi də nisbətən sakitdir, amma orada var."

İlə reportajda Müavin Keçən yay Gültəkin qara dəliklər haqqında hələ çox şey öyrənəcəyini etiraf etdi və bu sirrin həlli ən böyük sualların bəzilərini cavablandırmaq üçün çox yol keçə biləcəyini etiraf etdi.

& ldquoBizi ən çox həyəcanlandıran şey, cazibə dalğaları üzərindəki supermassive qara dəliklər haqqında öyrənməkdir & rdquo Gültekin dedi. & ldquo Birləşdiklərini dəqiq bilməliyik və bunun baş verdiyini göstərmək üçün bir yol olacaq. & rdquo

Bir populyasiya və ya ayrı-ayrı mənbələr kimi super-kütləvi qara dəliklər haqqında cazibə dalğaları ilə öyrənə biləcəyiniz hər şey var ki, ənənəvi elektromaqnit astronomiya ilə öyrənmək həqiqətən çətin və ya qeyri-mümkündür. & rdquo əlavə etdi.


Eksik: 10 milyard günəş kütləsi olan bir qara dəlik

Astronomlar, mövcud olduğu düşünülən ən böyük, ən pis qara dəliklərdən birini taparaq tapılan kosmik kosmosda axtarış aparırlar. İndiyə qədər tapa bilmədilər.

Son bir neçə onillikdə, hər qalaktikanın mərkəzində milyonlarla, hətta milyardlarla günəşin ekvivalenti itən nəhəng bir qara dəliyin gizlənməsi astronomik irfin bir parçası halına gəldi. Qalaktika nə qədər böyükdürsə, mərkəzindəki qara dəlik o qədər böyükdür.

Beləliklə, on il əvvəl Kosmik Teleskop Elm İnstitutundan olan Marc Postman, Hubble Kosmik Teleskopundan istifadə edərək qalaktikalar qruplarını araşdırarkən, mərkəzində qara dəlik əlaməti olmayan bir super nəhəng qalaktika tapması sürpriz oldu. Normalda, qalaktikanın nüvəsi mərkəzində bir nəhəng qara dəliyin cazibəsi ilə yığılan ulduzlar tərəfindən istehsal olunan bir növ parıldayan plaşa bənzər bir əlavə işığa sahib olardı.

Əksinə, ulduz işığında yüngül bir zərbə olması lazım olan qalaktikanın geniş nüvəsinin tam mərkəzində bir az daldırma var idi. Üstəlik, bütün nüvə, təxminən 20.000 işıq ili boyunca bir ulduz buludu qalaktikanın ortasında belə deyildi.

Arizona, Tucson (Arizona) Milli Optik Astronomiya Rəsədxanasının qalaktik nüvələr üzrə mütəxəssisi və qəzetdə yazan Tod Lauer, "Tanrım, bu, həqiqətən qeyri-adi bir şeydir" dedi.

Bu 2012-ci ildə idi. Bundan sonrakı illərdə iki tədqiqatçı və həmkarları itkin qara dəlikdən rentgen və ya radio dalğaları axtarırdılar.

Qalaktika Abell 2261 olaraq bilinən bir dəstənin ən parlaqıdır. Görkəmli Vega ulduzundan uzaq olmayan şimal səmasında Hercules bürcündə buradan təxminən 2.7 milyard işıq ili məsafədədir. Standart əsas qaydanı istifadə edərək, 2261 qalaktikasının mərkəzində itən qara dəlik 10 milyard günəş kütləsi və ya daha çox olmalıdır. Müqayisəli olaraq Samanyolu qalaktikasının mərkəzindəki qara dəlik cəmi 4 milyon günəş kütləsidir.

Bəs təbiət 10 milyard günəşin ekvivalentini harada saxladı?

Ehtimallardan biri də budur ki, qara dəlik oradadır, amma susacaq və müvəqqəti olaraq yemək üçün bir şey tükənmişdir. Ancaq başqa bir təxribat ehtimalı, Lauer və həmkarları, qara dəliyin qalaktikadan tamamilə atılmasıdır.

İkincisini sübut etmək astronomların nəzəriyyə etdiyi, lakin heç görmədikləri qalaktikaların və kosmosun təkamülündəki bəzi şiddətli və dinamik proseslərə - titanik qüvvələrin və rəqs edən ulduzları və planetləri boşluqdan keçirə bilən bir rəqs haqqında fikir verə bilər. .

Postman bir e-poçtda "Bu maraqlı bir sirdir və biz işin üstündeyiz" dedi. Bundan əlavə, yaxınlaşan James Webb Space Teleskopunun bu işə işıq yandırmaq qabiliyyətinə sahib olacağını da əlavə etdi.

"Qalaktikadan supermassive qara dəlik çıxardığınız zaman nə baş verir?" Lauer soruşdu.

Lauer, özlərini Nukers adlandıran qeyri-rəsmi bir qrupun bir hissəsidir. Qrup ilk olaraq Hubble Kosmik Teleskopunun ilk dövrlərində Kaliforniya Universiteti, Santa Cruz'dan Sandra Faberin rəhbərliyi altında bir araya gəldi. Son dörd onillikdə, Hubble'ın və digər yeni imkanların iti gözündən uzaq qalaktikaların yaxın qəlblərinə nəzər salmaq üçün qalaktik nüvələrin təbiətini aydınlaşdırmağa çalışdılar.

"A2261-BCG hekayəsi," dedi, ədəbiyyatda qalaktikanın rəsmi adından bəhs edərək, "qalaktikanın təkamülünün son nöqtəsində kainatdakı ən kütləvi qalaktikalar, nəhəng eliptik qalaktikalarla baş verən şeydir."

Qara dəliklər o qədər sıx olan cisimlərdir ki, hətta işıq onların cazibə qüvvələrindən çıxa bilməz. Tərifə görə görünmürlər, ancaq maddənin onun əlinə düşməsindən qaynaqlanan səs-küy - rentgen şüaları və radio qışqırıqları - kainat boyu görülə bilər. 1960-cı illərdə qalaktikaların mərkəzlərindəki kvazarların kəşfi əvvəlcə astronomların bu cür atəşfəşanlıqların supermassive qara dəliklərin məsul olduğunu düşünməsinə səbəb oldu.

Əsrin başlanğıcında, astronomlar, hər qalaktikanın günəşdən milyonlarla milyard qat daha böyük, böyük bir qara dəlik saxladığı qənaətinə gəlmişdilər. Haradan gəldikləri - istər ulduzların çökməsindən əmələ gələn kiçik qara dəliklərdən böyüsünlər, istərsə də kainatın əvvəlində başqa bir müddətlə meydana gəldikləri - heç kim əmin deyil. "Hər şaftalıda bir çuxur var" dedi Lauer.

Bəs bu varlıqlar ətraflarını necə təsir edir?

1980-ci ildə üç astronom, Mitchell Begelman, Martin Rees və Roger Blandford, bu qara deliklərin yaşadıqları qalaktikaların təkamülünü necə dəyişdirəcəyini yazdılar. İki qalaktika toqquşub birləşdikdə - əvvəlki kainatdakı xüsusən tez-tez rast gəlinən bir hadisə - mərkəzi qara dəliklər bir araya gələrək iki qara dəlik bir araya gələrək ikili bir sistem meydana gətirərdi.

Begelman və həmkarları, ətrafında fırlanan bu iki böyük qara dəliyin batdıqları ulduzlar dəniziylə qarşılıqlı əlaqədə olacağını müdafiə etdilər. Hər dəfə bu ulduzlardan biri ikili ilə sıx qarşılaşacaq və cazibə qüvvələri ulduzları mərkəzdən itələyin, qara dəlikləri daha da möhkəm bağlayın.

Vaxt keçdikcə mərkəzdən daha çox ulduz atılacaqdı. Tədricən, əvvəllər mərkəzdə cəmlənmiş ulduz işığı, daha geniş, diffuz bir nüvəyə yayılacaq və qara dəlikli ikili cütləşmə rəqsini etdiyi mərkəzdə bir az kink ilə yayılacaqdır. Prosesə “ovlama” deyilir.

"Oyundan qabaqda idilər" dedi Lauer üç astronom haqqında.

Lauer və Postmanın Abell 2261-lə qarşılaşdıqlarını düşündükləri vəziyyət, təmizlənmiş bir nüvə idi. Ancaq nüvənin mərkəzindəki bir zirvənin əvəzinə, sanki supermassive qara dəlik və onun qulluqçu ulduzları olduğu kimi bir daldırma var idi. götürülüb.

Bu, Begelman və həmkarları tərəfindən nəzərdə tutulan ssenarinin daha dramatik bir ehtimalını artırdı: İki qara dəlik nəhəng bir boş yerə birləşdi. Birləşmə, 1916-cı ildə Einşteyn tərəfindən mövcud olduğu təxmin edilən və nəhayət, bir əsr sonra, 2016-cı ildə LIGO alətləri tərəfindən görüləcək cazibə dalğalarının kataklizmik bir partlayışı ilə müşayiət ediləcəkdi.

Əgər bu partlayışa baxılsaydı, nəticədə ortaya çıxan supermassive qara dəliyi qalaktikadan uçar və ya hətta oradan çıxardı, astronomların heç vaxt müşahidə etmədikləri bir şey. Buna görə səhv olan qara dəliyi tapmaq son dərəcə vacib idi.

A2261-BCG-nin daha da araşdırılması diffuz nüvənin içərisində dörd kiçik işıq düyünü aşkar etdi. Onlardan biri qara dəliyə sığınacaq verə bilərmi?

Qərbi Virciniya Universitetindən Sarah Burke-Spolaorun rəhbərlik etdiyi bir qrup, New Mexico, Socorro'da Hubble və Very Large Array radio teleskopu ilə göyə qalxdı. Hubble tərəfindən aparılmış spektroskopik ölçmələr, düyünlərdəki ulduzların nə qədər sürətlə hərəkət etdiyini və bu səbəbdən onları bir araya gətirmək üçün böyük bir cisimə ehtiyac olub olmadığını izah edə bilər.

Düyünlərdən ikisi, ehtimal ki, böyük qalaktika tərəfindən kiçik daxili hərəkətləri olan kiçik qalaktikalar idi. Üçüncü düyünün ölçmələri o qədər böyük bir səhv çubuğuna sahib idi ki, hələ də qara dəliyin yerləşdiyi yer kimi çıxarıla bilməzdi.

Burke-Spolaor, nüvənin alt kənarına yaxın dördüncü, çox yığcam düyünün Hubble üçün çox zəif olduğunu bildirdi. "Bu düyünü müşahidə etmək, Hubble Space Teleskopu ilə müşahidə aparmaq üçün çox vaxt tələb olunurdu (yüzlərlə saat)" deyə bir e-poçtda bildirdi və buna görə də gizlənməyə namizəd olaraq qaldı.

Burke-Spolaor, qalaktika nüvəsinin radio dalğaları da yaydığını, lakin axtarışa kömək etmədiklərini söylədi.

"Əvvəlcə radio emissiyasının birbaşa qara dəlik yerinə dönən aktiv bir jet göstərərək bir növ hərfi siqaret silahı olacağına ümid edirdik" dedi. Ancaq radio reliktinin spektral xüsusiyyətlərinə görə ən azı 50 milyon yaşı var idi, bu da dedi ki, böyük qara dəliyin təyyarəsi söndükdən sonra başqa yerə hərəkət etmək üçün kifayət qədər vaxtı olacaqdı.

Növbəti dayanacaq NASA-nın ətrafındakı Chandra X-ray Rəsədxanası idi. Michigan Universitetindən Kayhan Gültekin, orijinal kəşf komandasında olmayan başqa bir qazi Nuker, teleskopu qrupun nüvəsinə və bu şübhəli düyünlərə yönəltdi. Zar yoxdur. Gültəkin dedi ki, ehtimal olunan qara dəlik, ümumiyyətlə orada olsaydı, potensial nisbətinin milyonda birində bəslənməli idi.

"Ya mərkəzdəki hər hansı bir qara dəlik çox zəifdir, ya da orada yoxdur" deyə bir e-poçtda yazdı. Eyni şey ikili qara dəlik sistemi ilə əlaqədardır, gizli qalmaq üçün çox az qaz yeməli olacağını söylədi.

Bu vaxt, Postman komandasının üzvü olmayan Surrey Universitetindən İmran Nasim, iki super-küt qara dəliyin birləşməsinin qalaktikanı astronomların tapdıqlarına necə çevirə biləcəyinə dair ətraflı bir analiz nəşr etdi.

"Sadəcə, cazibə dalğası geri qayıtmaq, qalaktikanın üstündəki böyük qara dəliyi" qovur ", - Nasim bir e-poçtda izah etdi. Supermassive lövbərini itirərək, qara dəlikli ikili ətrafdakı ulduz buludu yayılır və daha çox yayılır. Bu bölgədəki ulduzların sıxlığı - bütün nəhəng qalaktikanın ən sıx hissəsi - Samanyolu öz qonşuluğumuzdakı ulduzların sıxlığının yalnız onda birini təşkil edir və nəticədə bizimkinə nisbətən qansız görünəcək bir gecə səması meydana gəlir.

Bütün bunlar, astronomların Hubble'ın çoxdan gözlənilən varisi olan James Webb Space Teleskopunun indi oktyabr ayının sonuna planlaşdırılan kosmosa atılmasını səbirsizliklə gözləmələrinin bir səbəbi. Bu teleskop eyni zamanda dörd düyünü də nəzərdən keçirə və hər hansı birinin böyük bir qara dəlik olub olmadığını təyin edə biləcəkdir.

"Budur, bizim böyük incəliyimizi görürsən" dedi Lauer. “Hey, bəlkə də düyünlərdə var! Hey, bəlkə də belə deyil! Hər şeyi daha yaxşı axtarın! ”


Eksik: 10 milyard günəş kütləsi olan bir qara dəlik

Astronomlar, mövcud olduğu düşünülən ən böyük, ən pis qara dəliklərdən birini tapan və tapılan kosmik araşdırma aparırlar. İndiyə qədər tapa bilmədilər.

Son bir neçə onillikdə, hər qalaktikanın mərkəzində milyonlarla, hətta milyardlarla günəşin ekvivalenti itən nəhəng bir qara dəliyin gizlənməsi astronomik irfin bir parçası halına gəldi. Qalaktika nə qədər böyükdürsə, mərkəzindəki qara dəlik o qədər böyükdür.

Beləliklə, on il əvvəl Kosmik Teleskop Elm İnstitutundan olan Marc Postman, Hubble Kosmik Teleskopundan istifadə edərək qalaktikalar qruplarını araşdırarkən, mərkəzində qara dəlik əlaməti olmayan bir super nəhəng qalaktika tapması sürpriz oldu. Normalda, qalaktikanın nüvəsi mərkəzində bir nəhəng qara dəliyin cazibəsi ilə orada toplanan ulduzlar tərəfindən istehsal olunan bir növ parıldayan plaşa əlavə bir işığa sahib olacaqdı.

Əksinə, ulduz işığında yüngül bir zərbə olması lazım olan qalaktikanın geniş nüvəsinin tam mərkəzində bir az daldırma var idi. Üstəlik, bütün nüvə, təxminən 20.000 işıq ili boyunca bir ulduz buludu qalaktikanın ortasında belə deyildi.

Arizona, Tucson (Arizona) Milli Optik Astronomiya Rəsədxanasının qalaktik nüvələr üzrə mütəxəssisi və qəzetdə yazan Tod Lauer, "Tanrım, bu, həqiqətən qeyri-adi bir şeydir" dedi.

Bu 2012-ci ildə idi. Bundan sonrakı illərdə iki tədqiqatçı və həmkarları itkin qara dəlikdən rentgen və ya radio dalğaları axtarırdılar.

Qalaktika Abell 2261 olaraq bilinən bir dəstənin ən parlaqıdır. Görkəmli Vega ulduzundan uzaq olmayan şimal səmasında Hercules bürcündə buradan təqribən 2.7 milyard işıq ili məsafədədir. Standart əsas qaydanı istifadə edərək, 2261 qalaktikasının mərkəzində itən qara dəlik 10 milyard günəş kütləsi və ya daha çox olmalıdır. Müqayisəli olaraq Samanyolu qalaktikasının mərkəzindəki qara dəlik cəmi 4 milyon günəş kütləsidir.

Bəs təbiət 10 milyard günəşin ekvivalentini harada saxladı?

Ehtimallardan biri də budur ki, qara dəlik orada olsa da səssiz qaldı, yemək üçün müvəqqəti bir şey tükəndi. Ancaq başqa bir təxribat ehtimalı, Lauer və həmkarları, qara dəliyin qalaktikadan tamamilə atılmasıdır.

İkincisini sübut etmək astronomların nəzəriyyə etdiyi, lakin heç görmədikləri qalaktikaların və kosmosun təkamülündəki bəzi şiddətli və dinamik proseslərə - titanik qüvvələrin və rəqs edən ulduzları və planetləri boşluqdan keçirə bilən bir rəqs haqqında fikir verə bilər. .

Postman bir e-poçtda "Bu maraqlı bir sirdir və biz işin üstündeyiz" dedi. Bundan əlavə, yaxınlaşan James Webb Space Teleskopunun, işin, belə demək mümkünsə, işıq tutma qabiliyyətinə sahib olacağını da sözlərinə əlavə etdi.

"Qalaktikadan supermassive qara dəlik çıxardığınız zaman nə baş verir?" Lauer soruşdu.

Lauer, özlərini Nukers adlandıran qeyri-rəsmi bir qrupun bir hissəsidir. Qrup ilk olaraq Hubble Kosmik Teleskopunun ilk dövrlərində Kaliforniya Universiteti, Santa Cruz'dan Sandra Faberin rəhbərliyi altında bir araya gəldi. Son qırx onillikdə, Hubble'ın iti gözündən və digər yeni imkanlardan istifadə edərək uzaq qalaktikaların yaxın qəlblərinə nəzər salmaq üçün qalaktik nüvələrin təbiətini aydınlaşdırmağa çalışdılar.

"A2261-BCG hekayəsi," dedi, ədəbiyyatda qalaktikanın rəsmi adından bəhs edərək, "qalaktikanın təkamülünün son nöqtəsində kainatdakı ən kütləvi qalaktikalar, nəhəng eliptik qalaktikalarla baş verən şeydir."

Qara dəliklər o qədər sıx olan cisimlərdir ki, hətta işıq onların cazibə qüvvələrindən çıxa bilməz. Tərifə görə görünmürlər, ancaq maddənin onun əlinə düşməsindən qaynaqlanan səs-küy - rentgen şüaları və radio qışqırıqları - kainat boyu görülə bilər. 1960-cı illərdə qalaktikaların mərkəzlərindəki kvazarların kəşfi əvvəlcə astronomların bu cür atəşfəşanlığın supermassive qara dəliklərdən məsul olduğunu düşünməsinə səbəb oldu.

Əsrin başlanğıcında, astronomlar, hər qalaktikanın günəşdən milyonlarla milyard qat daha böyük, böyük bir qara dəlik saxladığı qənaətinə gəlmişdilər. Haradan gəldikləri - istər ulduzların çökməsindən əmələ gələn kiçik qara dəliklərdən böyüsünlər, istərsə də kainatın əvvəlində başqa bir müddətlə əmələ gəlsələr - heç kim əmin deyil. "Hər şaftalıda bir çuxur var" dedi Lauer.

Bəs bu varlıqlar ətraflarını necə təsir edir?

1980-ci ildə üç astronom, Mitchell Begelman, Martin Rees və Roger Blandford, bu qara deliklərin yaşadıqları qalaktikaların təkamülünü necə dəyişdirəcəyini yazdılar. İki qalaktika toqquşub birləşdikdə - əvvəlki kainatdakı xüsusən tez-tez rast gəlinən bir hadisə - mərkəzi qara dəliklər bir araya gələrək iki qara dəlik birləşərək ikili bir sistem meydana gətirərdi.

Begelman və həmkarları, ətrafında fırlanan bu iki böyük qara dəliyin batdıqları ulduzlar dəniziylə qarşılıqlı əlaqədə olacağını müdafiə etdilər. Hər dəfə bu ulduzlardan biri ikili ilə sıx qarşılaşacaq və cazibə qüvvələri qara dəlikləri daha da möhkəm bağlayaraq ulduzu mərkəzdən itələyin.

Vaxt keçdikcə mərkəzdən daha çox ulduz atılacaqdı. Tədricən, əvvəllər mərkəzdə cəmlənmiş ulduz işığı, daha geniş, diffuz bir nüvəyə yayılacaq və qara dəlikli ikilinin cütləşmə rəqsini etdiyi mərkəzdə bir az kink ilə yayılacaqdır. Prosesə “ovlama” deyilir.

"Oyundan qabaqda idilər" dedi Lauer üç astronom haqqında.

Lauer və Postmanın Abell 2261 ilə qarşılaşdıqlarını düşündükləri vəziyyət, təmizlənmiş bir nüvə idi. Ancaq nüvənin mərkəzindəki bir zirvənin əvəzinə, sanki supermassive qara dəlik və onun işləyən ulduzları olduğu kimi bir daldırma var idi. götürülüb.

Bu, Begelman və həmkarlarının düşündüyü ssenarinin daha dramatik bir ehtimalını artırdı: İki qara dəlik nəhəng bir şeyə bir ağız boşluğuna birləşdi. Birləşmə, 1916-cı ildə Einşteyn tərəfindən mövcud olduğu təxmin edilən və nəhayət, bir əsr sonra, 2016-cı ildə LIGO alətləri tərəfindən görüləcək cazibə dalğalarının kataklizmik bir partlayışı ilə müşayiət ediləcəkdi.

Bu partlayışa baxılsaydı, nəticədə ortaya çıxan supermassive qara dəliyi qalaktikanın içindən uçurdu, hətta astronomların heç vaxt müşahidə etmədikləri bir şey. Buna görə səhv olan qara dəliyi tapmaq son dərəcə vacib idi.

A2261-BCG-nin daha da araşdırılması diffuz nüvənin içərisində dörd kiçik işıq düyünü aşkar etdi. Onlardan biri qara dəliyə sığınacaq verə bilərmi?

Qərbi Virciniya Universitetindən Sarah Burke-Spolaor-un rəhbərlik etdiyi bir qrup New Mexico, Socorro'da Hubble və Very Large Array radio teleskopu ilə göyə qalxdı. Spectroscopic measurements by Hubble could tell how fast the stars in the knots were moving, and thus whether some massive object was needed to keep them together.

Two of the knots, they concluded, were probably small galaxies with small internal motions being cannibalized by the big galaxy. Measurements of the third knot had such large error bars that it could not yet be ruled in or out as the black hole’s location.

The fourth, very compact knot near the bottom edge of the core was too faint for Hubble, Burke-Spolaor reported. “Observing this knot would have required an overblown amount of time (hundreds of hours) observing with Hubble Space Telescope,” she said in an email, and so it also remains a candidate for the hiding spot.

The galaxy core also emits radio waves, but they didn’t help the search, Burke-Spolaor said.

“We were originally hoping the radio emission would be some kind of literal smoking gun, showing an active jet that points directly back to black-hole location,” she said. But the radio relic was at least 50 million years old, according to its spectral characteristics, which meant, she said, that the large black hole would have had ample time to move elsewhere since the jet turned off.

Next stop was NASA’s orbiting Chandra X-ray Observatory. Kayhan Gultekin of the University of Michigan, another veteran Nuker who was not on the original discovery team, aimed the telescope at the cluster core and those suspicious knots. Zar yoxdur. The putative black hole would have to be feeding at one-millionth of its potential rate if it were there at all, Gultekin said.

“Either any black hole at the center is very faint, or it isn’t there,” he wrote in an email. The same goes for the case of a binary black-hole system, he said it would need to be eating very little gas to stay hidden.

In the meantime, Imran Nasim, of the University of Surrey, who was not part of Postman’s team, has published a detailed analysis of how the merger of two supermassive black holes could reform the galaxy into what the astronomers have found.

“Simply, gravitational wave recoil ‘kicks’ the supermassive black hole out of the galaxy,” Nasim explained in an email. Having lost its supermassive anchor, the cloud of stars around the black-hole binary spreads out, becoming more diffuse. The density of stars in that region — the densest part of the entire giant galaxy — is only one-tenth the density of stars in our own neighborhood of the Milky Way, resulting in a night sky that would appear anemic compared with our own.

All this is another reason that astronomers eagerly await the launch of the James Webb Space Telescope, the long-awaited successor to Hubble, which is now scheduled for the end of October. That telescope will be able to examine all four knots at the same time and determine whether any of them are a supermassive black hole.

“Here you see our great sophistication,” Lauer said. “Hey, maybe it’s in the knots! Hey, maybe it isn’t! Better search everything!”


Excavating a Dinosaur in a Galaxy Cluster


Ophiuchus Galaxy Cluster
Credit: X-ray: Chandra: NASA/CXC/NRL/S. Giacintucci, et al., XMM-Newton: ESA/XMM-Newton
Radio: NCRA/TIFR/GMRT Infrared: 2MASS/UMass/IPAC-Caltech/NASA/NSF

We are pleased to welcome two guest bloggers, Maxim Markevitch and Simona Giacintucci, who led the study described in our latest press release. Markevitch, an expert on galaxy clusters X-ray studies, got his PhD at the Space Research Institute of the Russian Academy of Sciences. He worked on ASCA X-ray data in Japan, then at the Chandra X-ray Center for the first 10 years of Chandra operations, and is now at the NASA Goddard Space Flight Center. He received the AAS Rossi Prize. Giacintucci, the lead author of the study, is an expert in radio phenomena in galaxy clusters. She got her PhD at Bologna University. She was a postdoc at the CfA and an Einstein fellow at the University of Maryland, and is now at the Naval Research Lab.

Galaxy clusters are colossal concentrations of dark matter, galaxies, and tenuous, 100-million-degree plasma. This plasma — gas where the electrons have been stripped from their atoms — slowly loses heat by emitting radiation in the form of X-rays. Around the central peaks of many clusters, where matter concentrates, the plasma gets dense enough* to cool quite fast, on a timescale shorter than the cluster's lifetime (a few billion years). The higher the plasma's density, the more X-rays it emits and the faster it cools. As it cools down, it contracts and becomes denser still, and so on, entering a runaway cooling process. Left unchecked, this process should deposit vast quantities of cold gas in the cluster centers.

We know for a fact that the plasma cools down because we do observe those X-rays — but we don't find nearly as much cold gas in the cluster centers as such runaway cooling must deposit. This has been a puzzle for a long while, and the solution the astronomers converged upon is that there must be some source of additional heat in the central regions of clusters — their “cores” — that doesn't let the plasma cool below 10 million degrees or so.

Early Chandra X-ray images of galaxy clusters pointed to the likely source: the supermassive black holes (SMBH) that sit in the centers of the cluster central galaxies, pull in the surrounding matter, and eject a tiny part of it (just before it sinks irretrievably into the black hole) at nearly the speed of light back into the surrounding gas. Where those jets hit the gas, they blow huge bubbles in it, stir it, generate shocks like sonic booms, etc. (all of these features have been seen in the Chandra images of the cluster cores). The current wisdom holds that these processes together supply the needed heat to prevent runaway cooling from occurring, but at the same time are not so powerful that they blow up the whole plasma cloud, implying some kind of a gentle, self-regulated feedback loop may be occurring.


An invisible sphere surrounded by a donut

From our far-off view of this great black hole, it might look like a bright, flat ring. But that's not exactly the case.

We're largely seeing the "face" of the event horizon, like the face of a coin, as opposed to the side or edge, explained Chris Fryer, an astrophysicist at Los Alamos National Laboratory who had no role in the collaboration.

Yet from another view, we would see that the event horizon is not a flat disk with a big hole in the middle (where an enormous black hole lies). "It’s a donut sort of thing -- but not a frisbee," said Lai.

Still, we are viewing this black hole -- and the event horizon around it -- from an ideal angle. It's a bit like hovering above Earth and looking down onto the North Pole, said Bentz. This allows us to glimpse the ring around the rotating black hole, which scientists suspect is a great big sphere, like Earth.

It's an invisible sphere surrounded by a donut of hot gas, if you will.


Missing: One black hole with 10 billion solar masses

Astronomers are searching the cosmic lost-and-found for one of the biggest, baddest black holes thought to exist. So far they haven’t found it.

In the past few decades, it has become part of astronomical lore that at the center of every galaxy lurks a giant black hole into which the equivalent of millions or even billions of suns have disappeared. The bigger the galaxy, the more massive the black hole at its center.

So it was a surprise a decade ago when Marc Postman, of the Space Telescope Science Institute, using the Hubble Space Telescope to survey clusters of galaxies, found a supergiant galaxy with no sign of a black hole in its center. Normally, the galaxy’s core would have a kink of extra light in its center, a kind of sparkling cloak, produced by stars that had been gathered there by the gravity of a giant black hole.

On the contrary, at the exact center of the galaxy’s wide core, where a slight bump in starlight should have been, there was a slight dip. Moreover, the entire core, a cloud of stars some 20,000 light-years across, was not even in the middle of the galaxy.

“Oh, my God, this is really unusual,” Tod Lauer, an expert on galactic nuclei at the National Optical Astronomy Observatory in Tucson, Arizona, and an author on the paper, recalled saying when Postman showed him the finding.

That was in 2012. In the years since, the two researchers and their colleagues have been looking for X-rays or radio waves from the missing black hole.

The galaxy is the brightest one in a cluster known as Abell 2261. It is about 2.7 billion light-years from here, in the constellation Hercules in the northern sky, not far from the prominent star Vega. Using the standard rule of thumb, the black hole missing from the center of the 2261 galaxy should be 10 billion solar masses or more. Comparatively, the black hole at the center of the Milky Way galaxy is only about 4 million solar masses.

So where has nature stashed the equivalent of 10 billion suns?

One possibility is that the black hole is there but has gone silent, having temporarily run out of anything to eat. But another provocative possibility, Lauer and his colleagues say, is that the black hole was thrown out of the galaxy altogether.

Proving the latter could provide insight into some of the most violent and dynamic processes in the evolution of galaxies and the cosmos, about which astronomers have theorized but never seen — a dance of titanic forces and swirling worlds that can fling stars and planets across the void.

“It’s an intriguing mystery, and we’re on the case,” Postman said in an email. He added that the upcoming James Webb Space Telescope would have the capability to shed light, so to speak, on the case.

“What happens when you eject a supermassive black hole from a galaxy?” Lauer asked.

Lauer is part of an informal group who call themselves Nukers. The group first came together under Sandra Faber of the University of California, Santa Cruz, in the early days of the Hubble Space Telescope. Over the past four decades, they have sought to elucidate the nature of galactic nuclei, using the sharp eye of Hubble and other new facilities to peer into the intimate hearts of distant galaxies.

“The story of A2261-BCG,” he said, referring to the galaxy’s formal name in literature, “is what happens with the most massive galaxies in the universe, the giant elliptical galaxies, at the end point of galaxy evolution.”

Black holes are objects so dense that not even light can escape their gravitational clutches. They are invisible by definition, but the ruckus — X-rays and radio screams — caused by material falling into its grasp can be seen across the universe. The discovery in the 1960s of quasars in the centers of galaxies first led astronomers to consider that supermassive black holes were responsible for such fireworks.

By the turn of the century, astronomers had come to the conclusion that every galaxy harbored a supermassive black hole, millions to billions of times more massive than the sun, in its bosom. Where they came from — whether they grew from smaller black holes that had formed from the collapse of stars, or formed through some other process early in the universe — nobody is sure. “There is a pit in every peach,” Lauer said.

But how do these entities affect their surroundings?

In 1980, three astronomers, Mitchell Begelman, Martin Rees and Roger Blandford, wrote about how these black holes would alter the evolution of the galaxies they inhabit. When two galaxies collided and merged — an especially common event in the earlier universe — their central black holes would meet and form a binary system, two black holes circling each other.

Begelman and his colleagues argued that these two massive black holes, swinging around, would interact with the sea of stars they were immersed in. Every once in a while, one of these stars would have a close encounter with the binary, and gravitational forces would push the star out of the center, leaving the black holes even more tightly bound.

Over time, more stars would be tossed away from the center. Gradually, starlight that was once concentrated at the center would spread out into a broader, diffuse core, with a little kink at the center where the black-hole binary was doing its mating dance. The process is called “scouring.”

“They were way ahead of the game,” Lauer said of the three astronomers.

A scoured core was the kind of situation that Lauer and Postman thought they had encountered with Abell 2261. But instead of a peak at the center of the core, there was a dip, as if the supermassive black hole and its attendant stars had simply been taken away.

This raised the more dramatic possibility that the scenario envisioned by Begelman and his colleagues had played out: The two black holes had merged into one gigantic mouthful of nothing. The merger would have been accompanied by a cataclysmic burst of gravitational waves, space-time ripples predicted to exist by Einstein in 1916 and finally seen by the LIGO instruments a century later, in 2016.

If that burst was lopsided, it would have sent the resultant supermassive black hole flying through the galaxy, or even out of it, something astronomers had never observed. So finding the errant black hole was of the utmost importance.

Further scrutiny of A2261-BCG revealed four little knots of light within the diffuse core. Could one of them be harboring the black hole?

A team led by Sarah Burke-Spolaor of West Virginia University took to the sky with Hubble and the Very Large Array radio telescope in Socorro, New Mexico. Spectroscopic measurements by Hubble could tell how fast the stars in the knots were moving, and thus whether some massive object was needed to keep them together.

Two of the knots, they concluded, were probably small galaxies with small internal motions being cannibalized by the big galaxy. Measurements of the third knot had such large error bars that it could not yet be ruled in or out as the black hole’s location.

The fourth, very compact knot near the bottom edge of the core was too faint for Hubble, Burke-Spolaor reported. “Observing this knot would have required an overblown amount of time (hundreds of hours) observing with Hubble Space Telescope,” she said in an email, and so it also remains a candidate for the hiding spot.

The galaxy core also emits radio waves, but they didn’t help the search, Burke-Spolaor said.

“We were originally hoping the radio emission would be some kind of literal smoking gun, showing an active jet that points directly back to black-hole location,” she said. But the radio relic was at least 50 million years old, according to its spectral characteristics, which meant, she said, that the large black hole would have had ample time to move elsewhere since the jet turned off.

Next stop was NASA’s orbiting Chandra X-ray Observatory. Kayhan Gultekin of the University of Michigan, another veteran Nuker who was not on the original discovery team, aimed the telescope at the cluster core and those suspicious knots. Zar yoxdur. The putative black hole would have to be feeding at one-millionth of its potential rate if it were there at all, Gultekin said.

“Either any black hole at the center is very faint, or it isn’t there,” he wrote in an email. The same goes for the case of a binary black-hole system, he said it would need to be eating very little gas to stay hidden.

In the meantime, Imran Nasim, of the University of Surrey, who was not part of Postman’s team, has published a detailed analysis of how the merger of two supermassive black holes could reform the galaxy into what the astronomers have found.

“Simply, gravitational wave recoil ‘kicks’ the supermassive black hole out of the galaxy,” Nasim explained in an email. Having lost its supermassive anchor, the cloud of stars around the black-hole binary spreads out, becoming more diffuse. The density of stars in that region — the densest part of the entire giant galaxy — is only one-tenth the density of stars in our own neighborhood of the Milky Way, resulting in a night sky that would appear anemic compared with our own.

All this is another reason that astronomers eagerly await the launch of the James Webb Space Telescope, the long-awaited successor to Hubble, which is now scheduled for the end of October. That telescope will be able to examine all four knots at the same time and determine whether any of them are a supermassive black hole.

“Here you see our great sophistication,” Lauer said. “Hey, maybe it’s in the knots! Hey, maybe it isn’t! Better search everything!”


Ask Ethan: Why Doesn’t Every Galaxy Have A Supermassive Black Hole?

There are some 400 billion objects flying through the Milky Way galaxy with enough mass that — if they were all made of hydrogen and helium atoms — they’d ignite nuclear fusion in their cores and become stars. Most of them actually are stars, but many of them are former stars, existing today as white dwarfs, neutron stars, or black holes. Of the black holes that we have, most of them fall into the category of “stellar mass” black holes, meaning that they arose from stars and have masses that individual stars also possess. But a few black holes grew to be much more massive, and at the center of the Milky Way lies our most massive black hole of all: the 4 million solar mass, supermassive behemoth known as Sagittarius A*. In fact, most galaxies have supermassive black holes, and that’s what Patreon supporter Steve Shaber wrote in to ask about:

“[You’ve said] that ən çox galaxies have a supermassive black hole at the center. I heard the same statement on television this morning. But why would any galaxy yox have a supermassive black hole? Do astronomers know for certain that some galaxies lack a black hole at the center — that there’s a hole (so to speak) where the black hole ought to be?”

Oh yes, yes we do know. Here’s the science behind the galaxies without a supermassive black hole at their centers.

10⁶ year) timescales, rather than all at once. Due to its close proximity to Earth, it’s possible that the Event Horizon Telescope could image its central region to even better spatial resolutions than 3C 279. (X-RAY: NASA/CXC/UNIV OF HERTFORDSHIRE/M.HARDCASTLE ET AL., RADIO: CSIRO/ATNF/ATCA)

When we look out at the galaxies in the Universe, they come not only in a variety of shapes, sizes, ages, and stellar populations, but also with a wide assortment of activity levels. Some galaxies emit X-rays and radio waves from their centers: a sign of their central black holes actively feeding on matter.

This electromagnetic emission fools many into believing that black holes — objects where gravity is so intense, that nothing, not even light, can escape from its gravitational pull — are somehow a paradox.

That’s not the case at all, though, because this emission doesn’t come from inside the event horizon, but exclusively from outside. The radiation, in fact, comes from matter that’s external to the black hole, from stars, globular clusters, gas, and other objects. When they get close enough to the vicinity of the black hole, the intense tidal forces, which can be quintillions of times stronger than the tides from the Earth-Moon system, rip them apart. That mass then becomes part of an accretion disk (or accretion flow), where it heats up, emits radiation, and much of it eventually falls in, where it grows the black hole in mass.

When we look out at the galaxies we see across cosmic time, many of them appear active. In fact, the image above comes from NASA’s Chandra’s X-ray telescope, and is one of the deepest images of the sky ever taken. More than 7 million seconds — the equivalent of about three months of continuous observation — went into observing this small patch of sky, and practically every point of light appearing in this image corresponds to an active, feeding, supermassive black hole at the center of a galaxy.

These black holes are truly a wonder to observe. We’ve learned, from what we’ve seen, that the Milky Way’s most massive black hole, of

4 million solar masses, is actually on the small side of things. Most galaxies of comparable sizes that are active have much larger black holes. Andromeda, which is at most about twice the mass of the Milky Way, has a black hole that’s more like

80–100 million solar masses. Many other galaxies have black holes reaching into the billions or even tens of billions of solar masses.

And, at the limits of our observational capabilities, we find galaxies from when the Universe was only a tiny fraction of its present age, less than a billion years old, that have supermassive black holes that are hundreds, or even close to a thousand, times as massive as our own.

I couldn’t blame you for thinking, based on the evidence of what we do see, that every galaxy in the Universe should have a supermassive black hole at its center. After all, only a fraction of the black holes that exist are supermassive, and only a fraction of the supermassive black holes that exist are active in any way. For example, the galaxy NGC 1277 is close enough and has a massive enough black hole that the Event Horizon Telescope should be able to image it directly, but its inactivity renders it unobservable via this direct method.

Furthermore, the supermassive black hole at the center of our own galaxy is the only one close enough to measure its mass from the motion of individual stars within it. It’s an eminently reasonable thought that every galaxy in the Universe should have a supermassive black hole, especially considering that the processes that we think lead to their formation:

  • early, very massive stars form,
  • some go supernova and some directly collapse,
  • their remnants dynamically interact with the surrounding matter,
  • causing them to sink to the proto-galaxy’s center,
  • where they merge,
  • and then these “seeds” of supermassive black holes accrete matter and grow,
  • leading to what we observe today,

ought to occur everywhere a galaxy is present.

But there’s another part to the story, and that’s what changes everything. Yes, we think that every galaxy — from the process of star-formation and evolution — should spawn the seeds of supermassive black holes, and that given enough time, those seeds should grow into bona fide supermassive black holes. As long as galaxies remain in isolation, it’s very difficult to imagine that something would come along to get rid of these monsters, since, when you work out the equations that govern energy and momentum conservation, you learn that you’d pretty much need something to come along that was more massive than the supermassive black hole if you wanted to gravitationally “kick” it out of the galaxy.

Sure, supernova explosions can kick smaller, stellar mass black holes out of a galaxy we’ve seen evidence for that occurrence in our own Milky Way relatively recently, in fact. But even the largest, most powerful supernova couldn’t kick a supermassive black hole out of a parent galaxy. There simply isn’t enough energy to get a mass that large moving with enough speed for it to achieve escape velocity.

But there is a way to do it: take another galaxy, one that’s more massive than at least the supermassive black hole you’re asking about, one that very likely also has its own supermassive black hole, and bring it close enough so that you get a gravitational interaction between the two galaxies.

The first observational evidence that such a happenstance could lead to a black hole getting kicked out of a galaxy was uncovered back in 2012, when a supermassive black hole was observed moving out of its host galaxy at a speed of about 5 million kilometers per hour: about 0.5% the speed of light. Above, you can see a picture of two galaxies — with both optical and X-ray data shown — where one of the galaxies is very unusual: it has X-ray emission that’s offset from the center, dominant in one direction, and is moving with a large speed relative to the host galaxy. If you’re interested in learning more, the galaxy is known as CID-42, and is located about 4 billion light-years away.

So what could be causing this?

The best explanation is that there was a recent collision between two galaxies, and that their supermassive black holes collided as well. Because of how gravitational waves work, with an inspiral, merger, and ringdown phase, large amounts of energy can be radiated away. In fact, whenever two black holes merge, about

10% of the mass of the smaller black hole is converted into gravitational radiation via Einstein’s E = mc². That large energy conversion can sometimes “kick” the post-merger black hole, and in this case, it looks like it kicked it hard enough that it’s being ejected from the galaxy.

Now, you might worry — if you know quite a bit about energy and momentum — that the supermassive black holes ought to follow their host galaxies, and so if the galaxies merge, you’d expect that the supermassive black holes would remain with those galaxies post-merger as well.

Don’t doubt your intuition this is what usually happens, most likely. But there are certain parameters that can change the story. Remember the following facts:

  1. the correlation between galaxy mass and supermassive black hole mass is only a general one, and there are plenty of instances of high-mass galaxies with lower-mass black holes and lower-mass galaxies with higher-mass black holes,
  2. that when black holes merge, they’ll roughly follow the center-of-momentum frame for the two black holes,
  3. but that when galaxies merge, they’ll roughly follow the center-of-momentum for the gaseous (and dark matter) components of the host galaxies,
  4. and that if “fact 2” and “fact 3” give you different momentum vectors, it’s actually very easy for two galaxies to merge and produce a post-merger galaxy where the main pre-existing supermassive black holes have also merged, but are no longer part of that new galaxy.

Indeed, we might have reason to worry if we only ever saw this one example of a galaxy that’s losing a supermassive black hole, or if the data were more ambiguous about what’s happening, such as if another active black hole were part of the CID-42 system. (There isn’t one.)

But it’s definitively not the only example. We discovered a quasar, 3C 186, which we fully suspect is powered by a supermassive black hole, just like all quasars. Only, when we went looking for the host galaxy associated with this quasar, we found that it was moving at

2000 km/s, or about 0.7% the speed of light, relative to the quasar itself. It takes a huge amount of energy to displace a black hole like this, and quasars are often thought to “activate” in the aftermath of a galaxy merger.

Discovered in 2017, this system appears to exhibit similar properties to CID-42, only this time, the black hole is truly enormous at

1 billion solar masses. It’s eminently possible that gravitational waves are emitted more strongly in one direction than another, and the post-merger black hole will recoil in the opposite direction. The fact that gravitational waves can carry so much energy is very likely what’s propelling these black holes out of their host galaxies.

One of the place to look for these black holes in the process of being ejected, as astronomer Yashashree Jadhav noted back in 2019, is for galaxies whose “central” black holes are actually offset from their centers. Indeed, in many such galaxies, it’s noted that those black holes appear to be moving relative to the rest of the galaxy at high speeds: hundreds or even thousands of km/s, or between about 0.1% and 1% the speed of light.

Some of them could be binary supermassive black holes — which we have observed — but somehow where only one member is visible and the other isn’t. (That latter option is something that hasn’t been observed.) It’s possible that other dynamics caused these large black hole velocities, but it’s difficult to think of a mechanism that could impart so much energy to them that wouldn’t also affect the host galaxy similarly. Even the most powerful supernovae, for example, are hundreds of millions of time too weak to cause this effect.

The best story we have today, using only known physics and applying it to the full suite of what we’ve observed, indicates that there ought to be many galaxies out there, even large ones, that lost their supermassive black holes in a recent merger. Although we’ve seen quite a number of these galaxies that look suspiciously devoid of black holes, we have yet to find a supermassive black hole wandering through intergalactic space all by its lonesome.

When we put all of this together, it weaves a remarkable tapestry for the story of supermassive black holes. Yes, most galaxies have one, and with every merger, burst of central star formation, or absorption of satellite galaxies, the central black hole will only grow. But occasionally, major (or modest) mergers may lead to supermassive black hole mergers, and they can kick the resultant supermassive black hole out of the host galaxy entirely. We’ve seen some evidence for this, but there are plenty of additional signals and consequences that should arise if this is the case.

There should be many galaxies, particularly in the richest regions of galaxy clusters, that house only very small supermassive black holes, or possibly even none at all.

Galaxies like the Milky Way, with very low-mass supermassive black holes for their sizes, might not be on their first supermassive black holes we may have lost an earlier, more massive one some time ago.

And we should have supermassive black holes populating intergalactic space, where they might transit in front of background light sources, causing an effect like gravitational microlensing. Unless something is done to mitigate the effects of satellite pollution, however, this last effect might be practically impossible to detect.

Right now, the only mechanism we know of that could separate supermassive black holes from their host galaxies involve a dual merger — of black hole-black hole mergers alongside a galaxy-galaxy merger — where the final momenta of the resulting black holes and galaxies are sufficiently different from one another.

But to learn how common supermassive black hole ejections are, what fraction of galaxies have lost them, and whether there are other mechanisms for black hole ejection (or not), will require further scientific study. Furthermore, learning how (and whether) supermassive black holes regrow is also a tremendous unknown.

However, one thing is certain, whether we like it or not: not every galaxy always has a supermassive black hole, and no matter how much time it’s spent growing one, a merger with the right properties can always take it away. While it might be tempting to make blanket statements that all galaxies have supermassive black holes, the real Universe, as is so often the case, is full of surprising ways to get even the dirtiest of jobs done.


Stellar Black Hole Is So Massive It Shouldn't Exist

Editor's Note: The findings of this study have been called into question because of a potential error in the analysis of starlight from the companion star. That error would mean the black hole is about the size of our sun, rather than 70 times the mass of our sun.

A gigantic stellar qara dəlik 15,000 light-years from Earth is twice as massive as what researchers thought was possible in our own galaxy.

The black hole is 70 times more massive than the sun, the scientists wrote in a new study. Previously, scientists thought the mass of a stellar black hole, formed from the gravitational collapse of massive stars, couldn't exceed 30 times that of the sun.

"We thought that very massive stars with the chemical composition typical of our galaxy must shed most of their gas in powerful stellar winds as they approach the end of their life," lead study author Jifeng Liu, deputy director-general of the Chinese Academy of Sciences' National Astronomical Observatories, etdiyi şərhdə. "Therefore, they should not leave behind such a massive remnant."

It is thought that our Milky Way galaxy contains some 100 million stellar black holes, yet scientists have discovered only about two dozen of them, according to the statement. That's because, until a couple of years ago, the only way scientists could discover these giant beasts was by detecting the X-rays they emitted while they chomped away at their stellar companions. But most black holes in our galaxy don't have much of an appetite and thus don't release X-rays, the researchers explained in the statement.

So Liu and his team turned to another method: They scanned the skies with China's Large Sky Area Multi-Object Fiber Spectroscopic Telescope. Using this telescope, they searched for stars that orbit seemingly invisible objects, held on tight by the object's gravity. That's how the researchers came across one star 15,000 light-years away that was dancing around nothing &mdash but was held in an orbit by something that could only be a black hole, they wrote.

After finding the star, which they named LB-1, the researchers used two huge optical telescopes &mdash the Gran Telescopio Canarias in La Palma, Spain, and the Keck I telescope in Hawaii &mdash to determine the mass of the star and its black hole companion. They found that the star was eight times more massive than the sun and orbited a black hole 70 times more massive than the sun. The star orbited the black hole every 79 days, the researchers reported.

The black hole "is twice as massive as what we thought possible," Liu said in the statement. "Now, theorists will have to take up the challenge of explaining its formation." Recently, astronomers have been challenged by discoveries that point to the existence of black holes that are more massive than experts thought was possible. For example, the Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory (LIGO) and Virgo gravitational-wave detectors have spotted ripples in space-time caused by the collision of black holes in distant galaxies, and these black holes are more massive than expected, according to the statement.

"This discovery forces us to re-examine our models of how stellar-mass black holes form," LIGO director and University of Florida professor David Reitze, who was not involved in the study, said in the statement. "This remarkable result, along with the LIGO-Virgo detections of binary black hole collisions during the past four years, really points towards a renaissance in our understanding of black hole astrophysics."

The findings were published Nov. 27 in the journal Təbiət.

A gigantic black hole 15,000 light-years from our planet is twice as massive as what researchers thought was possible in our own galaxy.

Stellar Black Hole in Our Galaxy Is So Massive It Shouldn't Exist : Read more

A gigantic black hole 15,000 light-years from our planet is twice as massive as what researchers thought was possible in our own galaxy.

Stellar Black Hole in Our Galaxy Is So Massive It Shouldn't Exist : Read more happy wheels

A gigantic black hole 15,000 light-years from our planet is twice as massive as what researchers thought was possible in our own galaxy.

Stellar Black Hole in Our Galaxy Is So Massive It Shouldn't Exist : Read more instagram captions

Scientists generally believe that there are two types of black holes.

The more common stellar black holes - up to 20 times more massive than the Sun - form when the centre of a very big star collapses in on itself.

In my opinion, per the alternative perspective provided by the 'The Evolutioning of Creation: Volume 2', what is missing is an understanding of matter as a whole. To my way of thinking, 'whole matter' is conglomeration of ordinary matter and dark matter. So scientists have to stop thinking of dark matter as being distinguishable from ordinary matter. Wherein the creation of matter as a whole induces a complementary displacement, or warping in the dark energy medium of the space-time fabric, its promulgation is interdependent on its insistence and persistence. For within this warping, there is yet another perturbation in the whole matter created an almost indistinguishable dual relationship of newly created positive density matter in an envelopment of negative density matter. This complementary displacement insulates the newly created positive density matter in an envelopment of negative density matter. This envelope of negative density matter, known as dark matter, then infiltrates the spaces in matter, providing it with the ability to interact, bond, and evolve. Indeed it would require much more dark matter to fill the spaces among ordinary matter down to its smallest constituent parts.

Rather consider that dark matter is what engenders the force of gravity for ordinary matter to bond, then the accretion and accumulation of ordinary matter is just the resultant consequence of this force. In which case it can be interpreted, that dark matter is responsible for density of ordinary matter in a whole matter perspective. Such is it that gravitational lensing is representative of this relationship as well. Where one assumes the relative density of ordinary matter as an influence in the gravitational distortion of the spacetime fabric, it is really the dark matter envelopment of the ordinary matter that is in play here. The visibility and complexion of ordinary matter is just a result of this whole matter interaction.

Still if we are to agree with the expectation of dark matter to meet the expectation of its contribution in the scheme of the total mass-energy density in the universe, then one must consider that there is an excess of dark matter outside of the whole matter conglomeration. So for dark matter to meet the expectation of its contribution in the scheme of the total mass-energy density in the universe. So where the universe's total energy is broken down to as 68% dark energy, 27% mass-energy via dark matter, and 5% mass-energy via ordinary matter, the percentage of energy distribution suggests a differing evolutionary purpose for dark matter. As suggested of these hypothetical particles, dark matter is theorized to account for the missing gravitational energy required to keep galaxies from flying apart. If dark matter is to truly account for 85% of the missing matter required to account for the missing gravitational energy, then dark matter must pervade every space between ordinary matter. Like the hypothetical graviton, dark matter density mirrors that of ordinary matter density in effect, negative mass density and positive mass density. And even though ordinary matter (positive mass density) reveals its coherency in particle form upon detection, dark matter (negative mass density) does not.

In which case it would then follow that dark matter can be accumulated, separate of ordinary matter. It would therefore also follow that the gravitational force is more representative of negative density mass than positive density mass. Therefore it would not be a great leap of imagination to view the notion of black holes as made up only of dark matter. Example: Upon this hypothesis then, one can expect that there is a require transition to separate ordinary matter from its complementary dark matter. It starts first with the disintegration of matter, as a whole, as it interacts with the event horizon of the black hole. As the positive density mass is 'squeezed' upon its own gravitational acceleration toward the black hole, liken to the spaghettification effect, its matter changes to allow for its disintegration via transmutation and the massive release of photons due to alpha decay and beta decay. This is the effect wherein positive density mass is collected within the event horizon, into a plasma, increasing its photon density. This 'squeezing' effect is like extracting out the dark matter from the whole matter, allowing for the ordinary matter to be reduced to its smallest constituent components. The dark matter is then absorbed into the black hole, and the remnants of ordinary matter are discarded and radiated out at high velocity back into the cosmos to start, once again, to reintegrated into the universe via bonding and evolving.

Sensationalized headline misleads the average lay person that this new black hole discovery somehow purports a century of scientific foundation. It could not be further from the truth. The truth is that whatever we imagine as the limits of our knowledge, only limits our ability to accept the next fantastic discovery. While the detected gravitational signals have been analyzed as the effects of a gigantic merger of two black holes, there may be other explanations yet to be revealed.

The problem with the expectation that black holes must be a certain size has its foundation in the expectation of it being a positive density mass gravitational singularity, in accordance with the Schwartzchild radius calculations. However if we apply the understanding of a black hole as being a negative density mass gravitational well, the size is of no consequence because dark matter is expected to be more energy dense than ordinary matter.

Indeed while there continue to be discoveries, or evidence thereof, of extraordinarily large black holes or considered larger than normal galaxies as seen from billions of years ago, or even unto what we have concluded as our limit as proposed of the expected Big Bang, scientist do not still have a definitive perspective of what that means for cosmogony. The Big Bang is more representative of our theory for an inflationary universe, than it is for how our universe began its reverse engineering.

That is not to say the existing presentation of collective theories is not safely ensconced in the scientific method. We just shouldn't limit ourselves when opening up new paths of thought. While we let the math guide us, we should still be open to greater possibilities within the unobservable universe.

A gigantic black hole 15,000 light-years from our planet is twice as massive as what researchers thought was possible in our own galaxy.

Stellar Black Hole in Our Galaxy Is So Massive It Shouldn't Exist : Read more


Videoya baxın: KAİNAT HAQQINDA 7 HEYRƏTAMİZ BİLGİ (Sentyabr 2021).