«С помощью световой подписи астрономы могут легко определить космическое местоположение этих слияний и изучить их гораздо более подробно, чем это возможно в настоящее время», – сказал автор статьи Барри МакКернан, научный сотрудник отдела астрофизики музея, а также профессор Городской колледж Манхэттена, CUNY, и преподаватель в Центре выпускников CUNY.
Черные дыры образуются, когда умирают массивные звезды. Подобно плотным объектам, опускающимся в реку на Земле, черные дыры имеют тенденцию опускаться в области галактик, где гравитация наиболее сильна. Считается, что большое количество черных дыр накапливается в центрах галактик, где скрывается гораздо более крупная одиночная сверхмассивная черная дыра.
Если отдельные маленькие черные дыры проходят достаточно близко друг к другу при вращении, их взаимная гравитация позволяет им объединяться в пары и вращаться по орбите друг друга, а также вращаться вокруг центральной сверхмассивной черной дыры. Но вторая случайная близкая встреча с другой маленькой черной дырой может легко разрушить такую пару.
«Таким образом, черные дыры танцуют, формируя и разрушая партнерские отношения, но редко сближаются достаточно близко друг к другу, чтобы слиться», – сказал соавтор статьи К.E. Саавик Форд, который также является научным сотрудником отдела астрофизики музея, а также профессором муниципального колледжа городка Манхэттена, CUNY, и преподавателем в Центре выпускников CUNY. "Если слияние все же произойдет, оно произойдет в темноте, без связанного с ним света."
Эта картина меняется, если большая масса газа падает на центральную сверхмассивную черную дыру. Это приведет к появлению яркого газового диска, который окутает множество черных дыр, роящихся вокруг центральной сверхмассивной черной дыры, и изменит свои орбиты.
Оказавшись внутри диска, газ притягивает черные дыры, заставляя их по спирали приближаться к центральной сверхмассивной черной дыре. Если меньшие черные дыры проходят достаточно близко друг к другу, газ очень быстро сводит их вместе, вызывая слияние и всплеск гравитационных волн, которые могут быть обнаружены лазерной интерферометрической обсерваторией гравитационных волн (LIGO) в Соединенных Штатах и в Европе. детектор на основе Девы.
Новая работа МакКернана, Форда и его сотрудников из Калифорнийского технологического института, Лаборатории реактивного движения, Эдинбургского университета, Колумбийского университета и Университета Флориды предполагает, что возможно увидеть влияние слияния черных дыр на газ. диск. Идея: как только черные дыры сливаются, они обычно испытывают толчок на высокой скорости (около 50 километров в секунду / 112 000 миль в час).
Соседний газ пытается следовать за продуктом слияния, но ударяется о соседний дисковый газ, вызывая ударную волну. Если газовый диск достаточно тонкий, чтобы пропускать свет, ударное свечение может быть обнаружено с помощью обзора неба с помощью телескопа. Вероятность обнаружения ударного свечения на фоне и без того яркого диска лучше всего для слияния черных дыр большой массы вокруг центральных черных дыр меньшей массы.
Временной масштаб, в течение которого происходит свечение, может помочь астрономам отличить слияние черных дыр от случайных изменений в газе диска.
«LIGO открыла для нас совершенно новый способ« услышать », как две черные дыры сливаются в одну; и, если мы правы, вполне может быть способ увидеть, как происходят эти невидимые в противном случае события», – сказал соавтор. Николас Росс из Эдинбургского университета. "Это будет иметь глубокие последствия для того, как мы изучаем черные дыры, и для наблюдательной космологии."
Соавтор Мэтью Грэм из Калифорнийского технологического института добавляет: «У нас есть много телескопов, таких как ZTF [Zwicky Transient Facility], которые теперь каждую ночь покрывают большие участки неба. Если есть оптический аналог, мы должны его увидеть; если мы ничего не находим, то это тоже говорит нам кое-что интересное."