Przełomowe odkrycie: para supermasywnych czarnych dziur niezwykle blisko siebie

Astronomowie odkryli wyjątkowy układ w galaktyce Markarian 501 – dwie supermasywne czarne dziury krążą tam w niezwykle małej odległości. To jedno z najbliższych takich zbliżeń, jakie kiedykolwiek zaobserwowano, i potencjalny klucz do zrozumienia, jak rosną największe obiekty we Wszechświecie.

Jak rosną supermasywne czarne dziury?

W centrach niemal wszystkich dużych galaktyk znajdują się supermasywne czarne dziury o masach milionów, a nawet miliardów razy większych od masy Słońca. Naukowcy nie do końca rozumieją, jak osiągają tak ogromne rozmiary.

Samo gromadzenie gazu z otoczenia trwałoby zbyt długo, dlatego przypuszcza się, że kluczową rolę odgrywają zderzenia i łączenie się czarnych dziur. W takich scenariuszach obiekty najpierw krążą wokół siebie coraz bliżej, aż ostatecznie zlewają się w jedną strukturę.

Galaktyka Markarian 501 i niezwykła obserwacja

Nowe badanie, prowadzone pod kierownictwem Silke Britzen z Max Planck Institute for Radio Astronomy, dostarczyło bezpośrednich dowodów na istnienie takiej pary w galaktyce Markarian 501. Badanie zostało opublikowane w czasopiśmie „Monthly Notices of the Royal Astronomical Society”.

Dane zebrane przez około 23 lata, obejmujące różne częstotliwości radiowe, pozwoliły naukowcom wykryć drugi dżet cząstek w tym samym regionie. Był to pierwszy bezpośredni obraz układu wskazującego na obecność dwóch supermasywnych czarnych dziur krążących bardzo blisko siebie.

Dwa dżety i ruch układu

Pierwszy strumień cząstek był skierowany w stronę Ziemi, dlatego wydawał się szczególnie jasny. Drugi miał inne ustawienie, przez co jego wykrycie było znacznie trudniejsze.

Astronomowie zaobserwowali, że drugi dżet poruszał się wokół większej czarnej dziury przeciwnie do ruchu wskazówek zegara, a cały układ pozostawał w ruchu.

W czerwcu 2022 roku promieniowanie przyjęło formę tzw. pierścienia Einsteina, co wskazuje na efekt soczewkowania grawitacyjnego.

Jak blisko są te czarne dziury?

Na podstawie analizy danych naukowcy ustalili, że:

• czarne dziury krążą wokół siebie w okresie około 121 dni
• dzieli je odległość od 250 do 540 razy większa niż dystans między Ziemią a Słońcem

Jak podkreślają badacze, to bardzo niewielka odległość jak na obiekty o tak ogromnych masach – od 100 milionów do miliarda mas Słońca.

Czy dojdzie do zderzenia?

Według szacunków odległość między czarnymi dziurami może się zmniejszać na tyle szybko, że mogą połączyć się nawet w ciągu około 100 lat.

Ze względu na ogromną odległość od Ziemi nie będzie możliwe bezpośrednie zobrazowanie tego procesu. Naukowcy spodziewają się jednak pośrednich dowodów, takich jak emisja fal grawitacyjnych o bardzo niskich częstotliwościach.

laczego to odkrycie jest ważne?

Odkrycie tak bliskiej pary supermasywnych czarnych dziur może pomóc w rozwiązaniu jednego z kluczowych problemów współczesnej astrofizyki – zrozumienia, jak rosną największe struktury we Wszechświecie.

Podsumowanie

Astronomowie po raz pierwszy zaobserwowali tak bliską parę supermasywnych czarnych dziur. Układ w galaktyce Markarian 501 dostarcza ważnych wskazówek dotyczących procesu ich łączenia się i może w przyszłości pomóc w badaniach fal grawitacyjnych.

Eliasz Goldberg