5 Minutės
Už pusės milijardo šviesmečių, galaktika pavadinimu Mrk 501 gali rengti vieną dramatiškiausių įvykių Visatoje, ir pagal kosminius mastus tai galėtų įvykti beveik bet kada. Astronomai dabar mano, kad dviejų supermasyvių juodųjų skylių pora gali suktis viena aplink kitą šios ryškios galaktikos centre, tiek arti, kad susidūrimas gali įvykti per mažiau nei šimtmetį.
Toks laiko mastas yra stulbinantis. Astronomijoje, kur procesai paprastai vyksta per milijonus ar milijardus metų, galimas juodųjų skylių susijungimas per 100 metų atrodo lyg stebėti, kaip tolimoje planetoje formuojasi oras. Jei įrodymai pasitvirtins, Mrk 501 galėtų tapti vienu svarbiausių šiuolaikinės astrofizikos taikinių.
Naujas tyrimas, kurį vadovauja Silke Britzen iš Max Planck radijo astronomijos instituto, siūlo netikėtą paaiškinimą galaktikos keistam radijo elgesiui: ne vienas džetas, o du. Kiekvieną džetą maitintų savo supermasyvi juodoji skylė. Tai dar nėra galutinis patvirtinimas, tačiau komanda teigia, kad ši interpretacija geriausiai atitinka tai, ką teleskopai registruoja blazaro centre.
Tai svarbu, nes astronomai jau seniai įtaria, kad galaktikų susijungimai galiausiai turėtų suformuoti supermasyvių juodųjų skylių poras. Matėme, kaip galaktikos susiduria. Žinome, kad dauguma didelių galaktikų savo centruose turi milžiniškas juodąsias skyles. Susumavus šiuos faktus, binarinės supermasyvios juodosios skylės turėtų egzistuoti. Tikroji problema yra aiškiai jas užfiksuoti, ypač kai jos sutelktos į turbulentišką, ryškų aktyvios galaktikos centrą.
Mrk 501 nėra lengvai iššifruojamas objektas. Tai blazaras, aktyvios galaktikos tipas, kurio džetas nukreiptas beveik tiesiai į Žemę. Dėl to jis yra nepaprastai ryškus visame elektromagnetiniame spektre, tačiau tai taip pat apsunkina stebėjimą. Švytėjimas labai intensyvus. Centras chaotiškas. Signalai persidengia. Tai šiek tiek panašu į bandymą tirti švyturio mechaniką, žvelgiant tiesiai į spindulį.
Norėdami apeiti šią problemą, tyrėjai rėmėsi labai didelės skiriamosios gebos radijo stebėjimais, surinktais per maždaug 23 metus. Sekdami ryškias struktūras, judančias per džetą skirtingais radijo bangų ilgio intervalais, jie atkūrė, kaip materija elgiasi šalia galaktikos centrinio variklio. Išryškėjo ne vieno džeto paprasta istorija. Duomenys užuomina į antrą, blankesnį džetą, besisukantį aplink branduolį prieš laikrodžio rodyklę.
Britzen apibūdino analizę kaip stovėjimą laive, kai visa džetų sistema juda. Šis vaizdinys gerai perteikia galvosūkį. Struktūra neatrodo stabili ar tvarkingai išsidėsčiusi. Ji tarsi siūbuoja. Viena iš galimų priežasčių yra ta, kad dviejų juodųjų skylių orbitalinis judėjimas verčia visą džetų sistemą svyruoti.
Kai komanda modeliavo judėjimą, jie aptiko du pasikartojančius laiko mastus, paslėptus galaktikos kintančioje šviesoje. Vienas ciklas truko apie septynis metus, kas atitinka džeto svyravimo idėją, panašią į nevisiškai stabilų sukamės viršūnės judesį. Antras ciklas buvo daug trumpesnis, maždaug 121 diena. Pasak tyrėjų, trumpesnis ritmas gali atspindėti pačių dviejų juodųjų skylių orbitalinį periodą.
Jei tai tiesa, porą skiria tik apie 250–540 Žemės ir Saulės atstumų. Supermasyvioms juodosioms skylėms tai yra labai mažas atstumas. Formaliau tariant, tarpas gali siekti ne daugiau kaip 0,0026 parseko. Šis skaičius nedidelis, tačiau svarbus juodųjų skylių fizikoje, nes jis liečia vieną iš šios srities sunkiausių problemų: galutinio parseko problemą.
Problema tokia. Kai dvi supermasyvios juodosios skylės spiralės būdu artėja viena prie kitos, jos praranda orbitinę energiją sąveikodamos su aplinkinėmis žvaigždėmis ir dujomis. Šis procesas turėtų palaipsniui mažinti jų orbitą. Tačiau teorija rodo, kad susidaro siauras taškas, kai jos priartėja apie vieno parseko atstumą. Tokiu atstumu gali nebebūti pakankamai artimos materijos, kuri efektyviai atimtų jų energiją, todėl įsukimas gali sustoti ilgesniam laikui nei Visatos amžius.
Ir vis dėlto, jei Mrk 501 iš tiesų turi binarinę juodųjų skylių sistemą tokiu mažu atstumu, reiškia, kad gamta kažkaip rado būdą apeiti tą barjerą. Tai būtų reikšminga užuomina ilgame kelyje bandant suprasti, kaip supermasyvios juodosios skylės auga, susijungia ir formuoja aplinkines galaktikas.
Reikšmė dar didesnė, kai į vaizdą įsijungia gravitacinės bangos. Skirtingai nuo LIGO aptiktų juodųjų skylių susijungimų, kuriuose dalyvauja gerokai mažesnės žvaigždžių masės juodosios skylės, supermasyvios juodosios skylės pora skleistų žemo dažnio gravitacines bangas. Jas aptikti negalima tuo pačiu metodu. Vietoje to astronomai jų ieško naudodami pulsarų laikmačių tinklus, stebinčius pastovias radijo pulsacijas nuo neutroninių žvaigždžių, išsibarsčiusių po galaktiką. Praeinanti gravitacinė banga gali subtiliai sutrikdyti tą ritmą.
Jei Mrk 501 tikrai artėja prie susijungimo, jis galėtų tapti išskirtine laboratorija šiam naujam astronomijos etapui. Tyrėjai galėtų stebėti ne vien įtartiną džetą ar kintančią šviesos kreivę, bet ir lėtą gravitacinių bangų dažnio kilimą, kai dvi milžinės siaurina savo orbitą link susidūrimo.
Niekas netvirtina, kad byla uždaryta. Tiesioginis dviejų džetų sistemos atvaizdavimas blazaro branduolyje dar nebuvo pasiektas, o neįprasti teiginiai reikalauja kantrybės. Vis dėlto vaizdas apie Mrk 501 sunkiai ignoruojamas. Tai netolimas blazaras, galimai binarinė supermasyvių juodųjų skylių sistema, su atstumu gerokai mažesniu nei teoriškai tikėtasi. Susijungimas galėtų įvykti laikotarpyje, svarbiu žmonių stebėjimams. Tokia kosminė istorija astronomus verčia laukti dešimtmečiais.
Jei būsimi stebėjimai tai patvirtins, Mrk 501 nustos būti tiesiog dar viena ryški galaktika radijo žemėlapyje. Ji taps pirmos eilės vieta vienam iš retiausių reginių žinomoje Visatoje.
Palikite komentarą