UGC 4211 olarak bilinen birleşen gökada çiftinin kalbine derinlemesine bakmak için Atacama Büyük Milimetre/milimetre-altı Dizisini (ALMA) kullanan bilim adamları, yalnızca 750 ışıkyılı uzaklıkta, yan yana büyüyen iki kara delik keşfettiler. Bu sanatçının tasarımı, geç aşamadaki galaksi birleşmesini ve iki merkezi kara deliği gösteriyor. İkili karadelikler, çoklu dalga boylarında şimdiye kadar gözlemlenen birbirine en yakın olanlardır. Kredi: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO); M. Weiss (NRAO/AUI/NSF)

Atacama Büyük Milimetre/milimetre-altı Dizisini kullanarak yakındaki bir birleşen gökada çiftini incelerken ([{” attribute=””>ALMA)— an international observatory co-operated by the U.S. National Science Foundation’s National Radio Astronomy Observatory (NRAO)— scientists discovered two supermassive black holes growing simultaneously near the center of the newly coalescing galaxy. These super-hungry giants are the closest together that scientists have ever observed in multiple wavelengths. What’s more, the new research reveals that binary black holes and the galaxy mergers that create them may be surprisingly commonplace in the Universe. The results of the new research were published on January 9 in The Astrophysical Journal Letters, and presented in a press conference at the 241st meeting of the American Astronomical Society (AAS) in Seattle, Washington.

At just 500 million light-years away from Earth in the constellation Cancer, UGC4211 is an ideal candidate for studying the end stages of galaxy mergers, which occur more frequently in the distant Universe, and as a result, can be difficult to observe. When scientists used the highly sensitive 1.3mm receivers at ALMA to look deep into the merger’s active galactic nuclei— compact, highly luminous areas in galaxies caused by the accretion of matter around central black holes— they found not one, but two black holes gluttonously devouring the byproducts of the merger. Surprisingly, they were dining side-by-side with just 750 light-years between them.

UGC 4211

The pair of merging galaxies known as UGC 4211 are harboring one big secret: a pair of black holes that are dining together, gobbling up the gas and dust around them. Scientists found and confirmed the existence of the pair— which are just 750 light-years apart— with observations from multiple research projects and telescopes: the Dark Energy Camera Legacy Survey (DECalS) on the Blanco 4 meter telescope at Cerro Tololo Inter-American Observatory (CTIO), the Multi-Unit Spectroscopic Explorer (MUSE) on ESO’s Very Large Telescope (VLT), the Keck Observatory, and the Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA). Observing the galaxies in multiple wavelengths helped scientists to see that there was more than a merger going on between the pair. Credit: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO), M. Koss/Eureka Scientific et al.

“Simulations suggested that most of the population of black hole binaries in nearby galaxies would be inactive because they are more common, not two growing black holes like we found,” said Michael Koss, a senior research scientist at Eureka Scientific and the lead author of the new research. 

Koss added that the use of ALMA was a game-changer, and that finding two black holes so close together in the nearby Universe could pave the way for additional studies of the exciting phenomenon. “ALMA is unique in that it can see through large columns of gas and dust and achieve very high spatial resolution to see things very close together. Our study has identified one of the closest pairs of black holes in a galaxy merger, and because we know that galaxy mergers are much more common in the distant Universe, these black hole binaries too may be much more common than previously thought.” 

Bu video, iki kara deliğin birlikte akşam yemeği yediği ve çarpışmanın yer değiştirdiği tozu, gazı ve diğer malzemeleri açgözlülükle yuttuğunu gösteren bir çizimi ve ALMA görüntülerini gösteriyor. Kredi bilgileri: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO), M. Koss ve diğerleri (Eureka Scientific), S. Dagnello (NRAO/AUI/NSF)

Koss ve ekibin öne sürdüğü gibi, yakın çift ikili kara delik çiftleri gerçekten yaygınsa, gelecekteki tespitler için önemli çıkarımlar olabilir. yerçekimi dalgaları.

Universidad Católica de Chile’de astronom ve araştırmanın ortak yazarlarından biri olan Ezequiel Treister, “Galaksilerin merkezlerinde, şimdiye kadar tanımlayamadığımız, büyüyen birçok süper kütleli kara delik çifti olabilir. Eğer durum buysa, yakın gelecekte bu nesnelerin Evren boyunca birleşmelerinden kaynaklanan yerçekimi dalgası olaylarını sık sık gözlemleyeceğiz.”

ALMA verilerini Chandra, Hubble ve ESO’lar gibi diğer güçlü teleskoplardan alınan çoklu dalga boyu gözlemleriyle eşleştirme Çok Büyük Teleskopve Keck zaten ilgi çekici olan bir hikayeye ince ayrıntılar ekledi. “Her dalga boyu hikayenin farklı bir bölümünü anlatıyor. Yer tabanlı optik görüntüleme bize birleşen galaksinin tamamını gösterirken, Hubble bize nükleer bölgeleri yüksek çözünürlükte gösterdi. Treister, X-ışını gözlemleri, sistemde en az bir aktif galaktik çekirdek olduğunu ortaya çıkardı” dedi. “Ve ALMA bize bu iki büyüyen, aç süper kütleli kara deliğin tam yerini gösterdi. Tüm bu veriler, bizimki gibi galaksilerin nasıl oldukları ve gelecekte ne olacakları konusunda bize daha net bir resim verdi.”

İki Süper Kütleli Kara Deliğin Birleşmesi Şematik Gösterim

İki süper kütleli kara deliğin ve bunlara karşılık gelen temsili zaman ve uzamsal ölçeklerin birleşmesini sağlayan en önemli aşamaların ve kritik fiziksel mekanizmaların şematik gösterimi. Kredi: José Utreras/Ezequiel Treister, Astrofizik ve İlişkili Teknolojiler Merkezi (CATA); Michael Koss (Eureka Scientific), ve ark.

Şimdiye kadar, bilim adamları çoğunlukla galaksi birleşmelerinin yalnızca en erken aşamalarını incelediler. Yeni araştırmanın, dünya hakkındaki anlayışımız üzerinde derin bir etkisi olabilir. Samanyolu Galaksinin yakınlardaki Andromeda Galaksisi ile yaklaşmakta olan birleşmesi. Koss, “Samanyolu-Andromeda çarpışması çok erken aşamalarında ve yaklaşık 4,5 milyar yıl içinde gerçekleşeceği tahmin ediliyor. Az önce incelediğimiz şey, çarpışmanın en son aşamasındaki bir kaynak, dolayısıyla gördüğümüz şey bu birleşmenin habercisi ve aynı zamanda bize karadeliklerin birleşip büyümesi ve sonunda yerçekimi dalgaları üretmesi arasındaki bağlantı hakkında fikir veriyor.”

NSF program direktörü Joe Pesce, “Bu büyüleyici keşif, ALMA’nın gücünü ve çok dalga boylu astronominin, kara delikler, aktif galaktik çekirdekler, galaksi evrimi ve daha fazlası dahil olmak üzere evren anlayışımızı genişleten önemli sonuçları nasıl üretebileceğini gösteriyor” diyor. Ulusal Radyo Astronomi Gözlemevi. “Yerçekimi dalgası dedektörlerinin ortaya çıkmasıyla, tüm bu yetenekleri birleştirerek gözlem gücümüzü daha da genişletme fırsatımız oldu. Öğrenebileceklerimizin gerçekten bir sınırı olduğunu düşünmüyorum.”

Bu araştırma hakkında daha fazla bilgi için bkz. Yıkıcı Çarpışmaya Giden Süper Kütleli Kara Delikler.

Referans: “UGC 4211: Yerel Evrende 230 adet Nükleer Ayrılmada Onaylanmış Bir Çift Aktif Galaktik Çekirdek”, yazan Michael J. Koss, Ezequiel Treister, Darshan Kakkad, J. Andrew Casey-Clyde, Taiki Kawamuro, Jonathan Williams, Adi Foord, Benny Trakhtenbrot, Franz E. Bauer, George C. Privon, Claudio Ricci, Richard Mushotzky, Loreto Barcos-Munoz, Laura Blecha, Thomas Connor, Fiona Harrison, Tingting Liu, Macon Magno, Chiara MF Mingarelli, Francisco Muller-Sanchez, Kyuseok Oh , T. Taro Shimizu, Krista Lynne Smith, Daniel Stern, Miguel Parra Tello ve C. Megan Urry, 9 Ocak 2023, Astrofizik Dergi Mektupları.
DOI: 10.3847/2041-8213/aca8f0



uzay-2