الفلك

الثقوب السوداء في مركز المجرات

الثقوب السوداء في مركز المجرات


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

يوجد في مركز المجرات الضخمة ثقب أسود ضخم وهائل يشع أشعة جاما. يوجد في مركز مجرة ​​درب التبانة أيضًا ثقب أسود ضخم وهائل ويشع أيضًا أشعة جاما. هل تصل أشعة جاما هذه إلى نظامنا الشمسي؟ ما هو عمر الثقب الأسود في مركز مجرتنا؟ هل مازال يشع أشعة جاما؟


أولاً ، ربما تقصد أن الثقب الأسود فائق الكتلة (SMBH) يقع في مركزنا المجرةوليس لدينا النظام الشمسي. هذا صحيح بالفعل. سيكون عمر الثقب الأسود تقريبًا هو نفس العصر المجري. اتضح أن أقدم النجوم في مجرتنا يبلغ عمرها حوالي 13 مليار سنة. هذا يعني بالطبع أن مجرتنا قديمة على الأقل. ومن ثم ، فمن الآمن افتراض أن SMBH المركزي له نفس العمر.

بشكل مبسط للغاية ، يمكننا القول أن أشعة جاما تنبعث من قرص التراكم حول SMBH. يحدث هذا بسبب السرعة الكبيرة التي تدور بها الجسيمات حولها والاحتكاك الذي يحدث بينها. كما تعلم ، فإن أشعة جاما عبارة عن فوتونات نشطة للغاية ولها مسارات حرة ضخمة. لذلك يمكنهم الوصول إلى نظامنا الشمسي.


الثقب الأسود في مركز مجرتنا غير نشط (مما يعني أنه لا يغذي الكثير من المادة) مقارنة بالثقوب السوداء في مركز المجرات الأخرى. لذلك فهي لا تصدر الكثير من أشعة غاما كما تصدرها الثقوب السوداء فائقة الكتلة ، لكنها لا تزال تُصدر قدرًا من أشعة جاما. إلى جانب أشعة جاما ، تنبعث أيضًا الأشعة الكونية التي يتم صدها بواسطة ضغط الإشعاع للغلاف الشمسي لشمسنا.


تم تصوير NGC 4395 بواسطة تلسكوب شولمان في مرصد جبل ليمون. رصيد الصورة: آدم بلوك / جبل ليمون سكاي سنتر / جامعة أريزونا

آن أربور - إذا أراد علماء الفلك معرفة كيفية تشكل الثقوب السوداء الهائلة ، فعليهم أن يبدأوا على نطاق صغير - صغير جدًا ، من الناحية الفلكية.

في الواقع ، اكتشف فريق يضم عالمة الفلك في جامعة ميشيغان إيلينا جالو أن ثقبًا أسود في مركز مجرة ​​قزمة قريبة ، يُدعى NGC 4395 ، أصغر بنحو 40 مرة مما كان يُعتقد سابقًا. نُشرت النتائج التي توصلوا إليها في مجلة Nature Astronomy.

يعتقد علماء الفلك حاليًا أن الثقوب السوداء فائقة الكتلة تقع في مركز كل مجرة ​​بحجم مجرة ​​درب التبانة أو أكبر منها. لكنهم فضوليون بشأن الثقوب السوداء في المجرات الأصغر مثل NGC 4395 أيضًا. إن معرفة كتلة الثقب الأسود في مركز NGC 4395 - والقدرة على قياسها بدقة - يمكن أن يساعد علماء الفلك في تطبيق هذه التقنيات على الثقوب السوداء الأخرى.

إيلينا جالو ، أستاذة مشاركة في علم الفلك

& # 8220 يبقى السؤال مفتوحًا للمجرات الصغيرة أو القزمة: هل تحتوي هذه المجرات على ثقوب سوداء ، وإذا كانت كذلك ، فهل تتسع بنفس طريقة الثقوب السوداء الهائلة؟ & # 8221 قال جالو. & # 8220 قد تساعدنا الإجابة عن هذه الأسئلة على فهم الآلية ذاتها التي تم من خلالها تجميع هذه الثقوب السوداء الوحشية عندما كان الكون في مهده. & # 8221

لتحديد كتلة الثقب الأسود NGC & # 8217s ، استخدمت جالو وزملاؤها الباحثون رسم خرائط الصدى. تقيس هذه التقنية الكتلة من خلال مراقبة الإشعاع المنبعث من ما يسمى بقرص التراكم حول الثقب الأسود. قرص التراكم هو كتلة من المادة يتم جمعها بواسطة جاذبية الثقوب السوداء.

عندما ينتقل الإشعاع إلى الخارج من قرص التراكم هذا ، فإنه يمر عبر سحابة أخرى من المواد البعيدة عن الثقب الأسود والتي تكون أكثر انتشارًا من قرص التراكم. تسمى هذه المنطقة منطقة الخط العريض.

عندما يصطدم الإشعاع بالغاز في منطقة الخط العريض ، فإنه يتسبب في انتقال الذرات الموجودة فيه. وهذا يعني أن الإشعاع يصطدم بإلكترون من غلاف ذرة الهيدروجين ، على سبيل المثال ، مما يتسبب في احتلال الذرة لمستوى أكثر نشاطًا من الذرة. بعد مرور الإشعاع ، تستقر الذرة مرة أخرى في حالتها السابقة. يمكن لعلماء الفلك تصوير هذا التحول ، والذي يبدو وكأنه وميض من السطوع.

من خلال قياس المدة التي يستغرقها إشعاع القرص المتراكم للوصول إلى منطقة الخط العريض وتسبب هذه الومضات ، يمكن لعلماء الفلك تقدير مدى بُعد منطقة الخط العريض عن الثقب الأسود. باستخدام هذه المعلومات ، يمكنهم حساب كتلة الثقب الأسود & # 8217s.

& # 8220 قال جالو: يعتقد أن المسافة تعتمد على كتلة الثقب الأسود. & # 8220 كلما زاد حجم الثقب الأسود ، زادت المسافة والأطول الذي تتوقعه للضوء المنبعث من قرص التراكم ليصطدم بمنطقة الخط العريض. & # 8221

باستخدام بيانات من مرصد MDM ، حسب الفلكيون أن الأمر استغرق حوالي 83 دقيقة ، أو أعط أو يستغرق 14 دقيقة ، حتى يصل الإشعاع إلى منطقة الخط العريض من قرص التنامي. لحساب كتلة الثقب الأسود ، كان عليهم أيضًا قياس السرعة الجوهرية لمنطقة الخط العريض ، وهي السرعة التي تتحرك بها سحابة المنطقة تحت تأثير جاذبية الثقب الأسود. للقيام بذلك ، أخذوا طيفًا عالي الجودة مع مطياف GMOS على تلسكوب GEMINI North.

من خلال معرفة هذا الرقم ، وسرعة منطقة الخط العريض ، وسرعة الضوء وما يطلق عليه & # 8217s ثابت الجاذبية ، أو مقياس لقوة الجاذبية ، تمكن علماء الفلك من تحديد أن الثقب الأسود وكتلة # 8217s كانت حوالي 10000 كتلة شمسنا - أخف بحوالي 40 مرة مما كان يعتقد سابقًا. هذا أيضًا هو أصغر ثقب أسود تم العثور عليه من خلال رسم خرائط الصدى.

هذا النظام من المجرات القزمية غير مستكشف إلى حد كبير عندما يتعلق الأمر بخصائص الثقوب السوداء النووية. لا نعرف حتى ما إذا كانت كل مجرة ​​بها ثقب أسود. هذا يضيف عضوًا جديدًا إلى عائلة الثقوب السوداء التي لدينا معلومات عنها.

إيلينا جالو ، أستاذة مشاركة في علم الفلك

& # 8220 هذا النظام من المجرات القزمة غير مستكشف إلى حد كبير عندما يتعلق الأمر بخصائص ثقوبها السوداء النووية ، & # 8221 قال جالو. & # 8220 لا نعرف حتى ما إذا كانت كل مجرة ​​بها ثقب أسود. هذا يضيف عضوًا جديدًا إلى عائلة الثقوب السوداء التي لدينا معلومات عنها. & # 8221

يمكن أن تساعد هذه المعلومات أيضًا علماء الفلك على فهم مقدار الثقوب السوداء الكبيرة التي تشكل المجرات التي تحتلها. يستكشف حقل يسمى ردود الفعل للثقب الأسود كيف تؤثر الثقوب السوداء على خصائص المجرات المضيفة على نطاقات أكبر بكثير مما يجب أن تصل إليه قوة الجاذبية.

& # 8220 لا يوجد سبب يجعل النجوم التي تعيش بأعداد أكبر من المنطقة التي تهيمن عليها جاذبية الثقب الأسود تعلم أن هناك & # 8217s ثقبًا أسود في مجرتهم ، لكنهم يفعلون بطريقة ما ، & # 8221 جالو. & # 8220: تشكل الثقوب السوداء بطريقة ما المجرة التي تعيش فيها على نطاقات كبيرة جدًا ، ولأننا لا نعرف الكثير عن المجرات الأصغر ذات الثقوب السوداء الأصغر ، فإننا لا نعرف ما إذا كان هذا صحيحًا على طول الطريق. باستخدام هذا القياس ، يمكننا إضافة المزيد من المعلومات إلى هذه العلاقة. & # 8221

جاءت هذه النتيجة من شراكة بين U-M علم الفلك وقسم الفيزياء وعلم الفلك في جامعة سيول الوطنية. تم إجراء الملاحظات في مرصد GEMINI North في هاواي ومرصد MDM في ولاية أريزونا. يتم تشغيل GEMINI من خلال شراكة بين الولايات المتحدة وكندا وتشيلي والبرازيل والأرجنتين وكوريا.

MDM مملوك ومدار من قبل U-M ، كلية دارتموث ، جامعة ولاية أوهايو ، جامعة أوهايو وجامعة كولومبيا. يشمل مؤلفو الدراسة جونغ-هاك وو ، وهوجين تشو ، وجيجين شين ، ودونغهون سون من جامعة سيول الوطنية ، إدموند هودجز-كلوك من جامعة إم ، ووكالة ناسا وجامعة ميريلاند هوين آنه إن. لي في جامعة سيول الوطنية وجامعة العلوم والتكنولوجيا في الصين وجون هورست من جامعة ولاية سان دييغو.


اكتشف علماء الفلك أزواجًا من الثقوب السوداء في مراكز دمج المجرات

لأول مرة ، لاحظ فريق من علماء الفلك عدة أزواج من المجرات في المراحل النهائية من الاندماج معًا في مجرات مفردة أكبر. نظر فريق البحث عبر الجدران السميكة من الغاز والغبار المحيط بالنواة الفوضوية للمجرات المندمجة ، والتقط أزواجًا من الثقوب السوداء الهائلة - كانت كل واحدة منها في يوم من الأيام تشغل مركز إحدى المجرتين الأصغر حجمًا - وتقترب من بعضها قبل أن تتحد في واحدة. ثقب أسود عملاق.

بقيادة مايكل كوس خريج جامعة ماريلاند (MS '07 ، دكتوراه '11 ، علم الفلك) ، عالم أبحاث في Eureka Scientific، Inc. ، بمساهمة من علماء فلك UMD ، قام الفريق بمسح مئات المجرات القريبة باستخدام صور من WM Keck في هاواي وتلسكوب هابل الفضائي التابع لناسا. تمثل ملاحظات هابل أكثر من 20 عامًا من الصور من أرشيف التلسكوب المطول. وصف الفريق النتائج التي توصلوا إليها في ورقة بحثية نُشرت في 8 نوفمبر 2018 في المجلة طبيعة.

قال كوس: "رؤية أزواج من نوى المجرة المندمجة المرتبطة بهذه الثقوب السوداء الضخمة المتقاربة جدًا من بعضها كانت رائعة جدًا". "في دراستنا ، نرى نواتين مجرتين مباشرة عند التقاط الصور. لا يمكنك الجدال معها إنها نتيجة "نظيفة" للغاية ، والتي لا تعتمد على التفسير ".

توفر الصور عالية الدقة أيضًا معاينة عن قرب لظاهرة يعتقد علماء الفلك أنها كانت أكثر شيوعًا في الكون المبكر ، عندما كانت عمليات اندماج المجرات أكثر تواترًا. عندما تصطدم الثقوب السوداء أخيرًا ، فإنها ستطلق طاقة قوية على شكل موجات جاذبية - تموجات في الزمكان تم اكتشافها مؤخرًا لأول مرة بواسطة مرصد موجات الجاذبية الليزرية المزدوجة (LIGO).

تنذر الصور أيضًا بما سيحدث على الأرجح في غضون بضعة مليارات من السنين ، عندما تندمج مجرتنا درب التبانة مع مجرة ​​أندروميدا المجاورة. تستضيف كلتا المجرتين ثقوبًا سوداء فائقة الكتلة في مركزهما ، والتي ستصطدم معًا في النهاية وتندمج في ثقب أسود واحد أكبر.

استلهم الفريق من صورة هابل لمجرتين متفاعلتين تسمى مجتمعة NGC 6240 ، والتي عملت لاحقًا كنموذج أولي للدراسة. بحث الفريق في البداية عن ثقوب سوداء نشطة ومظلمة بصريًا عن طريق غربلة بيانات الأشعة السينية لمدة 10 سنوات من تلسكوب تنبيه الانفجار (BAT) على متن مرصد نيل جيريلز سويفت التابع لناسا.

قال المؤلف المشارك في الدراسة ريتشارد موشوتزكي ، أستاذ علم الفلك في UMD وزميل معهد علوم الفضاء المشترك (JSI): "إن ميزة استخدام أفضل التقنيات المتاحة في Swift هي أنه يراقب أشعة سينية عالية الطاقة و" صعبة ". . "تخترق هذه الأشعة السينية السحب الكثيفة للغبار والغاز التي تحيط بالمجرات النشطة ، مما يسمح لأفضل التقنيات المتاحة برؤية الأشياء غير المرئية حرفيًا في أطوال موجية أخرى."

ثم قام الباحثون بتمشيط أرشيف هابل ، والتركيز على المجرات المدمجة التي رصدوها في بيانات الأشعة السينية. ثم استخدموا رؤية تلسكوب كيك فائقة الحدة والأشعة تحت الحمراء القريبة لمراقبة عينة أكبر من الثقوب السوداء المنتجة للأشعة السينية غير الموجودة في أرشيف هابل.

استهدف الفريق مجرات تقع على بعد 330 مليون سنة ضوئية من الأرض - قريبة نسبيًا من الناحية الكونية. تتشابه العديد من المجرات في الحجم مع مجرة ​​درب التبانة ومجرة المرأة المسلسلة. في المجموع ، حلل الفريق 96 مجرة ​​لوحظت بواسطة تلسكوب كيك و 385 مجرة ​​من أرشيف هابل.

تشير نتائجهم إلى أن أكثر من 17 في المائة من هذه المجرات تستضيف زوجًا من الثقوب السوداء في مركزها ، والتي يتم قفلها في المراحل المتأخرة من التصاعد اللولبي معًا قبل الاندماج في ثقب أسود واحد فائق الكتلة. فوجئ الباحثون بالعثور على جزء كبير من عمليات الدمج في المراحل المتأخرة ، لأن معظم عمليات المحاكاة تشير إلى أن أزواج الثقوب السوداء تقضي وقتًا قصيرًا جدًا في هذه المرحلة.

للتحقق من نتائجهم ، قارن الباحثون مجرات المسح مع مجموعة ضابطة من 176 مجرة ​​أخرى من أرشيف هابل تفتقر إلى الثقوب السوداء المتنامية بنشاط. في هذه المجموعة ، كان يُشتبه في أن حوالي واحد بالمائة فقط من المجرات التي تم مسحها تستضيف أزواجًا من الثقوب السوداء في المراحل اللاحقة من الاندماج معًا.

ساعدت هذه الخطوة الأخيرة الباحثين على تأكيد أن النوى المجرية المضيئة الموجودة في تعدادهم للمجرات المتفاعلة المتربة هي في الواقع علامة على نمو أزواج من الثقوب السوداء تتجه نحو الاصطدام. وفقًا للباحثين ، تتوافق هذه النتيجة مع التوقعات النظرية ، ولكن حتى الآن ، لم يتم التحقق منها من خلال الملاحظات المباشرة.

أوضح كوس: "لقد أجرى الناس دراسات للبحث عن هذه الثقوب السوداء المتفاعلة بشكل وثيق من قبل ، ولكن ما مكّن حقًا هذه الدراسة بالذات هو الأشعة السينية التي يمكنها اختراق شرنقة الغبار". "لقد نظرنا أيضًا بعيدًا قليلاً في الكون حتى نتمكن من مسح مساحة أكبر من الفضاء ، مما يمنحنا فرصة أكبر للعثور على ثقوب سوداء أكثر سطوعًا وسرعة النمو."

ليس من السهل العثور على نوى مجرة ​​قريبة جدًا من بعضها. معظم الملاحظات السابقة للمجرات المندمجة قد التقطت الثقوب السوداء الملتصقة في مراحل مبكرة ، عندما كانت على بعد حوالي 10 أضعاف. تعد المرحلة المتأخرة من عملية الاندماج بعيدة المنال للغاية لأن المجرات المتفاعلة مغطاة بغبار كثيف وغاز ، مما يتطلب عمليات رصد عالية الدقة يمكن أن ترى من خلال السحب وتحديد النواتين المندمجتين.

قالت لورا بليتشا ، الأستاذة المساعدة للفيزياء في جامعة فلوريدا ومؤلف مشارك للدراسة. كان Blecha زميلًا لما بعد الدكتوراه حائز على جائزة JSI في قسم UMD لعلم الفلك قبل الانضمام إلى هيئة التدريس في UF في عام 2017. "حقيقة أن الثقوب السوداء تنمو بشكل أسرع وأسرع مع تقدم عمليات الدمج تخبرنا أن مواجهات المجرات مهمة حقًا لفهمنا لكيفية وصول هذه الأجسام أن تكون كبيرًا بشكل رهيب ".

ستوفر تلسكوبات الأشعة تحت الحمراء المستقبلية مثل تلسكوب جيمس ويب الفضائي جيمس ويب (JWST) المتوقع إطلاقه في عام 2021 ، رؤية أفضل لعمليات الاندماج في المجرات المتربة والمظلمة بشدة. بالنسبة لأزواج الثقوب السوداء القريبة ، يجب أن يكون JWST قادرًا أيضًا على قياس الكتل ومعدلات النمو والمعلمات الفيزيائية الأخرى لكل ثقب أسود.

"قد تكون هناك أشياء أخرى فاتتنا. حتى مع هابل ، لا يمكن حل العديد من المجرات القريبة ذات الانزياح الأحمر المنخفض - تندمج النواتان في نواة واحدة ، كما قال المؤلف المشارك في الدراسة سيلفان فيلو ، أستاذ علم الفلك في UMD وزميل JSI. "مع الدقة الزاويّة الأعلى لحساسية JWST وحساسيتها للأشعة تحت الحمراء ، والتي يمكن أن تمر عبر النوى المتربة لهذه المجرات ، يجب أن يكون البحث عن هذه الأجسام القريبة أمرًا سهلاً. أيضًا مع JWST ، سنكون قادرين على الدفع نحو مسافات أكبر ، لرؤية الأشياء عند انزياح أحمر أعلى. من خلال هذه الملاحظات ، يمكننا البدء في استكشاف أجزاء الأجسام التي تندمج في أصغر المناطق البعيدة في الكون - والتي يجب أن تكون متكررة إلى حد ما ".

الفيديو: Galaxy Merger Simulation + Keck Observations

تم تعديل هذا البيان الصحفي من نص قدمته وكالة ناسا.

الورقة البحثية ، "مجموعة من الثقوب السوداء المتراكمة المضيئة مع عمليات الاندماج المخفية" ، مايكل كوس ، لورا بليشا ، فيليب برنارد ، تشاو لينج هونغ ، جيسيكا لو ، بيني تراكنبروت ، إيزيكيل تريستر ، آنا ويجل ، ليا سارتوري ، ريتشارد موشوتسكي ، كيفين تم نشر شاوينسكي وكلاوديو ريتشي وسيلفان فيو وديفيد ساندرز في المجلة طبيعة في 8 نوفمبر 2018.

تم دعم هذا العمل من قبل وكالة ناسا (جائزة رقم NNH16CT03C) ومؤسسة العلوم الوطنية السويسرية (جائزة رقم PZ00P2 154799/1 و PP00P2 138979 و PP00P2 166159). محتوى هذا المقال لا يعكس بالضرورة وجهات نظر هذه المنظمات.

جهة اتصال العلاقات الإعلامية: ماثيو رايت ، 301-405-9267 ، [email protected]

جامعة ماري لاند
كلية الحاسبات والرياضيات والعلوم الطبيعية
2300 قاعة سيمونز
كوليدج بارك ، ماريلاند 20742
www.cmns.umd.edu
UMDscience

حول كلية علوم الحاسب والرياضيات والطبيعية
تقوم كلية علوم الكمبيوتر والرياضيات والطبيعية بجامعة ماريلاند بتعليم أكثر من 9000 من قادة المستقبل العلميين في برامج البكالوريوس والدراسات العليا كل عام. تعزز الأقسام العشرة بالكلية وأكثر من اثني عشر مركزًا بحثيًا متعدد التخصصات الاكتشاف العلمي بتمويل أبحاث سنوي يتجاوز 175 مليون دولار.


وحشنا الخافت

في وسط مجرتنا يوجد وحش هادئ بشكل مدهش. قال جيفري باور من معهد أكاديميا سينيكا لعلم الفلك والفيزياء الفلكية في هيلو ، هاواي: "بصفته ثقبًا أسودًا ، كنظام نشط ، فقد مات تقريبًا".

السؤال هو لماذا. قالت Lía Corrales ، عالمة الفيزياء الفلكية بجامعة ميتشيغان: "نعلم أن هناك نوعًا من الآلية لمنع المواد من الوصول إلى المركز ، أو الوصول إلى الثقب الأسود نفسه والسقوط فيه" ، لكننا لم نكتشف بالضبط ما هذه الآلية ".

تقول إحدى الأفكار أنه عندما يسقط الغاز باتجاه الثقب الأسود وتسخن ، فإن الضغط الإضافي يدفع الغاز للخارج. في الواقع ، في بحث نُشر الشهر الماضي في مجلة الفيزياء الفلكية، أصدرت Corrales وزملاؤها نتيجة تحليل إحصائي دام سنوات لملاحظات الثقب الأسود ، يُدعى Sagittarius A * ("A-star") ، من قمر Chandra X-ray. وجدت الدراسة علامات على أن الغاز الساخن بالقرب من برج القوس A * يتحرك للخارج ويبرد.

لكن القوس A * لم يمت. ينفجر ويقرقر ، وأحيانًا يصبح أكثر إشراقًا بمئات المرات. علماء الفلك ليسوا متأكدين مما إذا كانت هذه التوهجات ناتجة عن كتل من الغاز الساخن تتساقط ، أو تتحرك موجات الصدمة عبر الغاز ، أو أقواس من مادة مغناطيسية تشبه التوهجات الشمسية التي تنطلق من الشمس.

للحصول على الصورة الكاملة لما يحدث ، حاول علماء الفلك مشاهدة Sagittarius A * من خلال العديد من أنواع التلسكوبات المختلفة في نفس الوقت.

مفتاح هذا المشروع هو Event Horizon Telescope - 11 تلسكوبًا منتشرًا عبر الأرض يعمل كأداة واحدة. يمكن لـ EHT أن يرى كيف يسحب الغاز المتوهج حول أطراف الثقب الأسود قبل أن يسقط فيه. ترى التلسكوبات الأخرى ما يحدث بعيدًا عن الثقب الأسود. يمكن لعلماء الفلك بعد ذلك مقارنة وجهات النظر هذه لتوضيح سبب التوهجات.

بدأ EHT بمشاهدة Sagittarius A * لأول مرة في عام 2017 بثمانية من تلك التلسكوبات الـ 11 (ستتم إضافة الثلاثة المتبقية لاحقًا). في كل ربيع ، هناك فترة 10 أيام فقط يمكن خلالها لجميع تلسكوبات EHT رؤية أهدافها الفلكية - وهي فترة مراقبة قصيرة للغاية تقلل بشدة من هامش الخطأ. لسوء الحظ ، كان الطقس السيئ في عام 2018 محدودًا للملاحظات ، وفي عام 2019 ، أجبرت اللقطات التقنية علماء الفلك على إلغاء عملية المراقبة.

لكن في عام 2017 ، حالف الفلكيون الحظ. لم يقتصر الأمر على أنهم كانوا قادرين على تنسيق تشغيل EHT مع الملاحظات من تلسكوبات الأشعة السينية الفضائية ، بل تصادف أنهم كانوا يشاهدون عندما أطلق القوس A * توهجًا. لم يصدر علماء الفلك هذه البيانات بعد.

لسوء الحظ ، تم إلغاء حملة المراقبة لعام 2020 ، التي كان من المقرر أن تبدأ في 26 مارس ، بسبب جائحة COVID-19. سيتعين على علماء الفلك تأجيل نظرة EHT التالية على القوس A * حتى عام 2021. وسيتعين على ثقبنا الأسود الهادئ الانتظار.


يجد علماء الفلك أزواجًا من الثقوب السوداء في مراكز المجرات المندمجة

لأول مرة ، لاحظ فريق من علماء الفلك عدة أزواج من المجرات في المراحل النهائية من الاندماج معًا في مجرات مفردة أكبر. نظر فريق البحث عبر الجدران السميكة من الغاز والغبار المحيط بالنواة الفوضوية للمجرات المندمجة ، حيث التقط أزواجًا من الثقوب السوداء الهائلة - كانت كل واحدة منها في يوم من الأيام تشغل مركز إحدى المجرتين الأصغر حجمًا - وتقترب من بعضها قبل أن تتحد في ثقب أسود عملاق واحد.

بقيادة مايكل كوس خريج جامعة ماريلاند (MS '07 ، دكتوراه '11 ، علم الفلك) ، عالم أبحاث في Eureka Scientific، Inc. ، بمساهمة من علماء فلك UMD ، قام الفريق بمسح مئات المجرات القريبة باستخدام صور من WM Keck في هاواي وتلسكوب هابل الفضائي التابع لناسا. تمثل ملاحظات هابل أكثر من 20 عامًا من الصور من أرشيف التلسكوب المطول. وصف الفريق النتائج التي توصلوا إليها في ورقة بحثية نُشرت في 8 نوفمبر 2018 في المجلة طبيعة.

قال كوس: "كانت رؤية أزواج من نوى المجرات المندمجة المرتبطة بهذه الثقوب السوداء الضخمة قريبة جدًا من بعضها مذهلة جدًا". "في دراستنا ، نرى نواتين من المجرات مباشرة عند التقاط الصور. لا يمكنك المجادلة في أنها نتيجة" نظيفة "للغاية ، ولا تعتمد على التفسير".

توفر الصور عالية الدقة أيضًا معاينة عن قرب لظاهرة يعتقد علماء الفلك أنها كانت أكثر شيوعًا في الكون المبكر ، عندما كانت عمليات اندماج المجرات أكثر تواترًا. عندما تصطدم الثقوب السوداء أخيرًا ، فإنها ستطلق طاقة قوية على شكل موجات جاذبية - تموجات في الزمكان تم اكتشافها مؤخرًا لأول مرة بواسطة مرصد موجات الجاذبية بالليزر المزدوج (LIGO).

تنذر الصور أيضًا بما سيحدث على الأرجح في غضون بضعة مليارات من السنين ، عندما تندمج مجرتنا درب التبانة مع مجرة ​​أندروميدا المجاورة. تستضيف كلتا المجرتين ثقوبًا سوداء فائقة الكتلة في مركزهما ، والتي ستصطدم معًا في النهاية وتندمج في ثقب أسود واحد أكبر.

استلهم الفريق من صورة هابل لمجرتين متفاعلتين تسمى مجتمعة NGC 6240 ، والتي عملت لاحقًا كنموذج أولي للدراسة. بحث الفريق في البداية عن ثقوب سوداء نشطة ومظلمة بصريًا عن طريق غربلة بيانات الأشعة السينية على مدى 10 سنوات من تلسكوب تنبيه الانفجار (BAT) على متن مرصد نيل جيريلز سويفت التابع لناسا.

قال ريتشارد موشوتزكي ، مؤلف مشارك في الدراسة ، أستاذ علم الفلك في UMD وزميل في معهد علوم الفضاء المشترك (JSI): "إن ميزة استخدام أفضل التقنيات المتاحة في Swift هي أنه يراقب أشعة سينية عالية الطاقة". . "تخترق هذه الأشعة السينية السحب الكثيفة للغبار والغاز التي تحيط بالمجرات النشطة ، مما يسمح لـ BAT برؤية الأشياء غير المرئية حرفيًا في أطوال موجية أخرى."

ثم قام الباحثون بتمشيط أرشيف هابل ، والتركيز على المجرات المدمجة التي رصدوها في بيانات الأشعة السينية. ثم استخدموا رؤية تلسكوب كيك فائقة الحدة والأشعة تحت الحمراء القريبة لمراقبة عينة أكبر من الثقوب السوداء المنتجة للأشعة السينية غير الموجودة في أرشيف هابل.

استهدف الفريق مجرات تقع على بعد 330 مليون سنة ضوئية في المتوسط ​​من الأرض - قريبة نسبيًا من الناحية الكونية. تتشابه العديد من المجرات في الحجم مع مجرة ​​درب التبانة ومجرة المرأة المسلسلة. في المجموع ، حلل الفريق 96 مجرة ​​لوحظت بواسطة تلسكوب كيك و 385 مجرة ​​من أرشيف هابل.

تشير نتائجهم إلى أن أكثر من 17 في المائة من هذه المجرات تستضيف زوجًا من الثقوب السوداء في مركزها ، وهي مغلقة في المراحل المتأخرة من التصاعد اللولبي معًا قبل الاندماج في ثقب أسود واحد فائق الكتلة. فوجئ الباحثون بالعثور على جزء كبير من عمليات الدمج في المراحل المتأخرة ، لأن معظم عمليات المحاكاة تشير إلى أن أزواج الثقوب السوداء تقضي وقتًا قصيرًا جدًا في هذه المرحلة.

للتحقق من نتائجهم ، قارن الباحثون مجرات المسح مع مجموعة ضابطة من 176 مجرة ​​أخرى من أرشيف هابل تفتقر إلى الثقوب السوداء المتنامية بنشاط. في هذه المجموعة ، كان يُشتبه في أن حوالي واحد بالمائة فقط من المجرات التي تم مسحها تستضيف أزواجًا من الثقوب السوداء في المراحل اللاحقة من الاندماج معًا.

ساعدت هذه الخطوة الأخيرة الباحثين على تأكيد أن النوى المجرية المضيئة الموجودة في تعدادهم للمجرات المتفاعلة المغبرة هي في الواقع علامة على نمو أزواج من الثقوب السوداء تتجه نحو الاصطدام. وفقًا للباحثين ، تتوافق هذه النتيجة مع التوقعات النظرية ، ولكن حتى الآن ، لم يتم التحقق منها من خلال الملاحظات المباشرة.

أوضح كوس: "أجرى الناس دراسات للبحث عن هذه الثقوب السوداء المتفاعلة بشكل وثيق من قبل ، ولكن ما مكّن حقًا هذه الدراسة بالذات هو الأشعة السينية التي يمكنها اختراق شرنقة الغبار". "لقد نظرنا أيضًا بعيدًا قليلاً في الكون حتى نتمكن من مسح مساحة أكبر من الفضاء ، مما يمنحنا فرصة أكبر للعثور على ثقوب سوداء أكثر سطوعًا وسرعة النمو."

ليس من السهل العثور على نوى مجرة ​​قريبة جدًا من بعضها. معظم الملاحظات السابقة للمجرات المندمجة قد التقطت الثقوب السوداء الملتصقة في مراحل مبكرة ، عندما كانت على بعد حوالي 10 أضعاف. تعد المرحلة المتأخرة من عملية الاندماج بعيدة المنال للغاية لأن المجرات المتفاعلة مغطاة بغبار كثيف وغاز ، مما يتطلب عمليات رصد عالية الدقة يمكن أن ترى من خلال السحب وتحديد النواتين المندمجتين.

قالت لورا بليتشا ، الأستاذة المساعدة للفيزياء في الجامعة: "تُظهر لنا المحاكاة الحاسوبية لتحطيم المجرات أن الثقوب السوداء تنمو بشكل أسرع خلال المراحل الأخيرة من عمليات الاندماج ، بالقرب من الوقت الذي تتفاعل فيه الثقوب السوداء ، وهذا ما وجدناه في مسحنا". جامعة فلوريدا ومؤلف مشارك للدراسة. Blecha كان زميلًا لما بعد الدكتوراه حائز على جائزة JSI في قسم UMD لعلم الفلك قبل الانضمام إلى هيئة التدريس في UF في عام 2017. "حقيقة أن الثقوب السوداء تنمو بشكل أسرع مع تقدم عمليات الاندماج تخبرنا أن مواجهات المجرات مهمة حقًا لفهمنا لكيفية وصول هذه الأجسام إلى أن تكون كبيرًا بشكل رهيب ".

ستوفر تلسكوبات الأشعة تحت الحمراء المستقبلية مثل تلسكوب جيمس ويب الفضائي جيمس ويب (JWST) المتوقع إطلاقه في عام 2021 ، رؤية أفضل لعمليات الاندماج في المجرات المتربة والمظلمة بشدة. بالنسبة لأزواج الثقوب السوداء القريبة ، يجب أن يكون JWST قادرًا أيضًا على قياس الكتل ومعدلات النمو والمعلمات الفيزيائية الأخرى لكل ثقب أسود.

قال المؤلف المشارك في الدراسة سيلفان فيلوكس ، أستاذ علم الفلك في جامعة UMD و زميل JSI. "مع الدقة الزاويّة الأعلى لحجم JWST وحساسيتها للأشعة تحت الحمراء ، والتي يمكن أن تمر عبر النوى المتربة لهذه المجرات ، يجب أن يكون البحث عن هذه الأجسام القريبة أمرًا سهلاً. وأيضًا مع JWST ، سنكون قادرين على الدفع نحو مسافات أكبر ، لنرى كائنات ذات انزياح أحمر أعلى. من خلال هذه الملاحظات ، يمكننا البدء في استكشاف أجزاء الأجسام التي تندمج في أصغر المناطق البعيدة في الكون - والتي يجب أن تكون متكررة إلى حد ما ".


هل تأتي الثقوب السوداء الهائلة من النجوم فائقة الكتلة؟

الثقوب السوداء الهائلة الهائلة الموجودة في مركز كل مجرة ​​على ما يبدو هي من بين الأشياء الأكثر روعة والأكثر تطرفاً المعروفة في علم الفلك وعلم الكونيات الحديثين. مع جماهير تتجاوز الملايين ، وأحيانًا المليارات من المستحيل تقريبًا فهم الحجم الاستثنائي لهذه اللويياتان السماوية. أحد أكبر الألغاز في الفيزياء الفلكية الحديثة هو الإجابة عن كيفية بدء مثل هذه الأجسام الضخمة. في بيان صحفي نُشر في 10 مارس ، اقترح الباحثون أن أصول الثقوب السوداء الهائلة قد تكمن في النجوم المنقرضة منذ فترة طويلة ، مع وجود كتل تفوق بكثير النجوم الأكثر ضخامة في الكون الحديث. لا يقترحون فقط وجود مثل هذه العمالقة ، ولكنهم يقترحون أيضًا أنهم وجدوا طريقة لاكتشاف مجموعة فرعية معينة من هذه النجوم. هذا الاختراق بفضل صديقنا القديم ، نظرية النسبية العامة لأينشتاين.

تزن أضخم النجوم في الكون اليوم ما يقرب من 150 كتلة شمسية. يُعتقد أن النجوم البدائية فائقة الكتلة هي أصل أو بذرة الثقوب السوداء الهائلة أوامر من حجم أكثر ضخامة. نحن نتحدث في نطاق الكتلة الشمسية 10000-100000! عندما تدخل النجوم في هذا النظام الكتلي ، يختلف سلوكها بشكل ملحوظ عن سلوك النجوم الأكثر حداثة وذات الكتلة المتواضعة.

نموذج يوضح سلوك المستعر الأعظم المتوقع لنجم فائق الكتلة. Credit Dr. Ke-Jung Chen، ASIAA

عندما تحترق هذه النجوم الضخمة في نهاية حياتها ، تكون الجاذبية قوية جدًا لدرجة أنها يمكن أن تنهار مباشرة في ثقب أسود دون انفجارات السوبرنوفا المذهلة التي نربطها بالموت الهائل للنجوم اليوم. هذا يمثل مشكلة حقيقية عندما يتعلق الأمر باكتشاف هذه الأحداث. من الواضح أن الثقوب السوداء مظلمة ، وبدون مستعر أعظم لامع مميز ، فإن هذه النجوم المتطرفة ستصبح غير قابلة للكشف بشكل أساسي. ضع في اعتبارك أنه نظرًا لأن هذه النجوم كانت موجودة فقط لفترة قصيرة خلال المراحل الأولى من تكوين المجرات في الكون الشاب. يمكننا فقط رؤية أحيائهم من خلال النظر إلى مليارات السنين الضوئية ، وبالتالي مليارات السنين في الماضي.

لقد تحدثت مع أحد الباحثين الرئيسيين حول الحل العبقري النسبي لهذا اللغز الذي يبدو غير قابل للحل. علق الدكتور Ke-Jung Chen من معهد Academia Sinica لعلم الفلك والفيزياء الفلكية في تايبيه ، تايوان ، على "بقعة جميلة" في كتلة هذه النجوم تم الكشف عنها من خلال النمذجة المكثفة.

نموذج مستعر أعظم آخر أطلق عليه الدكتور تشين & # 8216brainstar & # 8217. الائتمان الدّكتور Ke-Jung Chen، ASIAA

"أظهر النموذج أنه عند حوالي 55000 كتلة شمسية ، كان هناك سلوك مثير جدًا للاهتمام بسبب النسبية العامة." أوضح تشين ، "& # 8230 لأن أينشتاين يقول إن الطاقة كل شىء، تساهم الفوتونات والغاز وما إلى ذلك في مجال الجاذبية. يبدأ الضغط في المساهمة في مجال الجاذبية ... يبدأ تفاعلًا نوويًا عنيفًا ثم يطلق كمية كبيرة من الطاقة وانفجار مستعر أعظم ".

ومضى الدكتور تشين ليشرح أن هذا يحدث فقط في البقعة الجميلة التي تبلغ 55000 كتلة شمسية. أقل من ذلك والمساهمة النسبية قليلة جدًا للتسبب في ردود الفعل النووية العنيفة. المزيد والجاذبية شديدة لدرجة أن كل شيء ينتهي داخل الثقب الأسود وكل ما نراه هو الظلام. مع وجود مليارات المجرات الموجودة على حافة الكون المرئي ، فمن المحتمل بشكل لا يصدق أنه يجب على الأقل اكتشاف بعض من هذه المستعرات الأعظمية التي تبلغ 55000 كتلة شمسية.

سؤال آخر يتبادر إلى الذهن على الفور عند التفكير في هذه النجوم العملاقة البدائية: لماذا لا نرى نجومًا بهذا الحجم في الكون الحديث؟

الثقوب السوداء الهائلة مثل تلك الموجودة في مركز المجرة M87 (في الصورة أعلاه من ملاحظات تلسكوب أفق الحدث الشهيرة لعام 2019) هي ملايين أو بلايين المرات من كتلة الشمس. يمكن تفسير أصولهم الغامضة بالنجوم البدائية فائقة الكتلة في بدايات الكون. الائتمان: Event Horizon Telescope Collaboration

"نعتقد أن نجمًا فائق الكتلة لا يمكن أن يتشكل إلا في بدايات الكون. هذا بسبب المعادن ، أي عناصر أخرى غير الهيدروجين والهيليوم. في الانفجار العظيم ، لدينا فقط الهيدروجين والهيليوم وكمية ضئيلة من الليثيوم. ليس لدينا الكربون والأكسجين والعناصر اللازمة لصنع الحياة ، وما إلى ذلك لأن هذه العناصر (المعادن) لها أعداد ذرية كبيرة والعديد من الإلكترونات في مداراتها ، يمكنها تكوين جزيئات ومركبات. سيؤدي ذلك إلى تبريد الغاز (المحيط) بكفاءة ، مما يؤدي إلى الانهيار وتشكيل عنقود نجمي ". بشكل أساسي ، بدون العناصر الثقيلة التي تؤدي إلى التبريد المحلي وتكثيف السحب الغازية ، من المرجح أن ينهار حجم كبير من الغاز في بيئة يغلب عليها الهيدروجين والهيليوم في الكون المبكر إلى نجم فائق الكتلة بدلاً من العديد من النجوم كما نرى في العناقيد المفتوحة للكون الحديث. This conversation also highlights a fun habit of astronomers that drives some chemists mad, which is referring to all elements heavier than hydrogen and helium as metals!

Chen described his hopes for detecting the signature supernovae of those supermassive stars whose mass happens to land right on the 55,000 solar mass sweet spot. “These observations are possible, especially for the upcoming James Webb Space Telescope.” If so, the observations will shed light on the very nature of galaxy formation and evolution itself.

Artist’s concept of James Webb Space Telescope Credit: Adriana Manrique Gutierrez, NASA Animator

The fundamental nature of supermassive black holes may be linked to these supermassive stars. Sweet spot supernovae may light the way to a new era of cosmology. Dr. Chen beams with a sense of curiosity and a passion for discovery and exploration when describing his research. It’s hard not to feel the same sense of excitement, both for the fantastic observational and theoretical achievements that have led us here and the massive (pun intended) discoveries just around the corner.

Lead Image: Colors reveal complex interactions of oxygen abundance driving a supernova in a 55,000 solar mass star. Credit Dr. Ke-Jung Chen, ASIAA


Astronomers find pairs of black holes at the centers of merging galaxies

These images reveal the final stage of a union between two galactic nuclei in the messy core of the merging galaxy NGC 6240. The image at left shows the entire galaxy. At right is a close-up of the two brilliant cores of this galactic union. This view, taken in infrared light, pierces the dense cloud of dust and gas encasing the two colliding galaxies and uncovers the active cores. The hefty black holes in these cores are growing quickly as they feast on gas kicked up by the galaxy merger. Credit: NASA, ESA, W. M. Keck Observatory, Pan-STARRS and M. Koss (Eureka Scientific, Inc.)

For the first time, a team of astronomers has observed several pairs of galaxies in the final stages of merging together into single, larger galaxies. Peering through thick walls of gas and dust surrounding the merging galaxies' messy cores, the research team captured pairs of supermassive black holes—each of which once occupied the center of one of the two original smaller galaxies—drawing closer together before they coalescence into one giant black hole.

Led by University of Maryland alumnus Michael Koss (M.S. '07, Ph.D. '11, astronomy), a research scientist at Eureka Scientific, Inc., with contributions from UMD astronomers, the team surveyed hundreds of nearby galaxies using imagery from the W.M. Keck Observatory in Hawaii and NASA's Hubble Space Telescope. The Hubble observations represent more than 20 years' worth of images from the telescope's lengthy archive. The team described their findings in a research paper published on November 8, 2018, in the journal طبيعة.

"Seeing the pairs of merging galaxy nuclei associated with these huge black holes so close together was pretty amazing," Koss said. "In our study, we see two galaxy nuclei right when the images were taken. You can't argue with it it's a very 'clean' result, which doesn't rely on interpretation."

The high-resolution images also provide a close-up preview of a phenomenon that astronomers suspect was more common in the early universe, when galaxy mergers were more frequent. When the black holes finally do collide, they will unleash powerful energy in the form of gravitational waves—ripples in space-time recently detected for the first time by the twin Laser Interferometer Gravitational-wave Observatory (LIGO) detectors.

The images also presage what will likely happen in a few billion years, when our Milky Way galaxy merges with the neighboring Andromeda galaxy. Both galaxies host supermassive black holes at their center, which will eventually smash together and merge into one larger black hole.

The team was inspired by a Hubble image of two interacting galaxies collectively called NGC 6240, which later served as a prototype for the study. The team first searched for visually obscured, active black holes by sifting through 10 years' worth of X-ray data from the Burst Alert Telescope (BAT) aboard NASA's Neil Gehrels Swift Observatory.

These images reveal the final stage of a union between pairs of galactic nuclei in the messy cores of colliding galaxies.The image at top left, taken by Hubble's Wide Field Camera 3, shows the merging galaxy NGC 6240. A close-up of the two brilliant cores of this galactic union is shown at top right. This view, taken in infrared light, pierces the dense cloud of dust and gas encasing the two colliding galaxies and uncovers the active cores. The hefty black holes in these cores are growing quickly as they feast on gas kicked up by the galaxy merger. The black holes' speedy growth occurs during the last 10 million to 20 million years of the merger.Images of four other colliding galaxies, along with close-up views of their coalescing nuclei in the bright cores, are shown beneath the snapshots of NGC 6240. The images of the bright cores were taken in near-infrared light by the W. M. Keck Observatory in Hawaii, using adaptive optics to sharpen the view. The reference images (left) of the merging galaxies were taken by the Panoramic Survey Telescope and Rapid Response System (Pan-STARRS). The two nuclei in the Hubble and Keck Observatory photos are only about 3,000 light-years apart -- a near-embrace in cosmic terms. If there are pairs of black holes, they will likely merge within the next 10 million years to form a more massive black hole. These observations are part of the largest-ever survey of the cores of nearby galaxies using high-resolution images in near-infrared light taken by the Hubble and Keck observatories. The survey galaxies' average distance is 330 million light-years from Earth. Credit: NASA, ESA, and M. Koss (Eureka Scientific, Inc.) Keck images: W. M. Keck Observatory and M. Koss (Eureka Scientific, Inc.) Pan-STARRS images: Panoramic Survey Telescope and Rapid Response System and M. Koss (Eureka Scientific, Inc.)

"The advantage to using Swift's BAT is that it observes high-energy, 'hard' X-rays," said study co-author Richard Mushotzky, a professor of astronomy at UMD and a fellow of the Joint Space-Science Institute (JSI). "These X-rays penetrate through the thick clouds of dust and gas that surround active galaxies, allowing the BAT to see things that are literally invisible in other wavelengths."

The researchers then combed through the Hubble archive, zeroing in on the merging galaxies they spotted in the X-ray data. They then used the Keck telescope's super-sharp, near-infrared vision to observe a larger sample of the X-ray-producing black holes not found in the Hubble archive.

The team targeted galaxies located an average of 330 million light-years from Earth—relatively close by in cosmic terms. Many of the galaxies are similar in size to the Milky Way and Andromeda galaxies. In total, the team analyzed 96 galaxies observed with the Keck telescope and 385 galaxies from the Hubble archive.

Their results suggest that more than 17 percent of these galaxies host a pair of black holes at their center, which are locked in the late stages of spiraling ever closer together before merging into a single, ultra-massive black hole. The researchers were surprised to find such a high fraction of late-stage mergers, because most simulations suggest that black hole pairs spend very little time in this phase.

To check their results, the researchers compared the survey galaxies with a control group of 176 other galaxies from the Hubble archive that lack actively growing black holes. In this group, only about one percent of the surveyed galaxies were suspected to host pairs of black holes in the later stages of merging together.

This last step helped the researchers confirm that the luminous galactic cores found in their census of dusty interacting galaxies are indeed a signature of rapidly-growing black hole pairs headed for a collision. According to the researchers, this finding is consistent with theoretical predictions, but until now, had not been verified by direct observations.

"People had conducted studies to look for these close interacting black holes before, but what really enabled this particular study were the X-rays that can break through the cocoon of dust," explained Koss. "We also looked a bit farther in the universe so that we could survey a larger volume of space, giving us a greater chance of finding more luminous, rapidly-growing black holes."

It is not easy to find galactic nuclei so close together. Most prior observations of merging galaxies have caught the coalescing black holes at earlier stages, when they were about 10 times farther away. The late stage of the merger process is so elusive because the interacting galaxies are encased in dense dust and gas, requiring very high-resolution observations that can see through the clouds and pinpoint the two merging nuclei.

"Computer simulations of galaxy smashups show us that black holes grow fastest during the final stages of mergers, near the time when the black holes interact, and that's what we have found in our survey," said Laura Blecha, an assistant professor of physics at the University of Florida and a co-author of the study. Blecha was a JSI Prize Postdoctoral Fellow in the UMD Department of Astronomy prior to joining UF's faculty in 2017. "The fact that black holes grow faster and faster as mergers progress tells us galaxy encounters are really important for our understanding of how these objects got to be so monstrously big."

Future infrared telescopes such as NASA's highly anticipated James Webb Space Telescope (JWST), slated for launch in 2021, will provide an even better view of mergers in dusty, heavily obscured galaxies. For nearby black hole pairs, JWST should also be capable of measuring the masses, growth rates and other physical parameters for each black hole.

"There might be other objects that we missed. Even with Hubble, many nearby galaxies at low redshift cannot be resolved—the two nuclei just merge into one," said study co-author Sylvain Veilleux, a professor of astronomy at UMD and a JSI Fellow. "With JWST's higher angular resolution and sensitivity to the infrared, which can pass through the dusty cores of these galaxies, searches for these nearby objects should be easy to do. Also with JWST, we will be able to push toward larger distances, to see objects at higher redshift. With these observations, we can begin to explore the fraction of objects that are merging in the youngest, most distant regions of the universe—which should be fairly frequent."


Why do the centres of galaxies contain black holes?

In the 60s it was discovered that most galaxies have supermassive black holes at their cores, since then astronomers have been scratching there heads as to why this would be.

Asked by: Adam King, Huddersfield

Since the 1960s, astronomers have uncovered evidence that most galaxies contain so-called supermassive black holes at their cores. With masses between a million and a billion times that of the Sun, these leviathans first revealed their presence in so-called quasars – distant galaxies with cores so luminous the only plausible source of power is the intense gravity of black holes devouring matter.

Since then, studies of stellar orbits have shown that even relatively tranquil galaxies like our own Milky Way harbour hefty black holes. Their origin remains a mystery, however. They may have been created by the gravitational collapse of giant gas clouds from which galaxies were formed, or from the merger of many smaller black holes over time.

Another possibility is that one simply grew over billions of years by steadily devouring orbiting stars.


Feed the machine

But this influx of raw material at such an early age comes at a cost. With all the activity, a massive black hole forms at the center, far larger than you'd expect in such a young galaxy. And that feeding black hole vomits all across the blue nugget galaxy, shutting off further star formation. Because the galaxy is so small, that feedback doesn't just affect the core but the entire thing, essentially terminating the growth of that galaxy at too young an age.

So, the population of stars that was born early on that makes the nugget nice and blue, eventually dies, leaving behind only old, small, dim red stars with very little new activity, converting this galaxy into what's affectionately known as a red nugget. And because of that early burst of activity, it sports an exceptionally large central black hole.

Could this really be the story behind these odd galaxies and their big black holes? We have only a handful of examples of such extreme cases, so without further data it's hard to draw firm conclusions. And yet this story is compelling, and it could provide a clue in the ongoing tale between black holes in their galaxies.

You can read the study, "Supermassive Black Hole Demographics: Evading M&minus&sigma," for free at the online preprint site arXiv.



تعليقات:

  1. Macdonald

    سأعرف ، شكرًا لك على مساعدتك في هذا الأمر.

  2. Adib

    لا معنى له

  3. Nikosida

    أنا آسف ، لكن هذا بالتأكيد لا يناسبني على الإطلاق. من غيرك يستطيع التنفس؟

  4. Majas

    آسف إذا لم يكن هناك ، ولكن كيفية الاتصال بمسؤول الموقع؟

  5. Walcott

    لا أستطيع المشاركة الآن في المناقشة - إنه مشغول للغاية. لكنني سأعود - سأكتب بالضرورة أفكر في هذا السؤال.

  6. Mazugrel

    OTPADDDDDD



اكتب رسالة