Astronomowie mogą obserwować rzadkie wydarzenie kosmiczne w czasie rzeczywistym. Nowa analiza galaktyki Blazar Mrk 501 wskazuje, że w jej jądrze znajduje się nie jedna, ale dwie supermasywne czarne dziury, wirujące w ciasnym tańcu orbitalnym. Ta zbieżność może doprowadzić do poważnej kolizji w ciągu następnego stulecia.
Otwieranie podwójnego strumienia
Badania kierowane przez astronoma Silke Britzen z Instytutu Radioastronomii im. Maxa Plancka skupiały się na niezwykłym zachowaniu Mrk 501, oddalonej o około 464 miliony lat świetlnych. Jako blazar, ta galaktyka posiada aktywną supermasywną czarną dziurę z szybkim strumieniem plazmy skierowanym niemal bezpośrednio na Ziemię, co czyni ją niezwykle jasną, ale niezwykle trudną do szczegółowego zbadania.
Wykorzystując radioteleskopy o ultrawysokiej rozdzielczości do monitorowania galaktyki przez 23 lata, badacze zidentyfikowali zjawisko, którego nigdy wcześniej nie obserwowano w jądrach blazarów: system podwójnych dżetów.
Kluczowe wyniki analizy:
- Dżet „oscylujący”: Naukowcy zaobserwowali siedmioletni cykl fluktuacji światła, przypominający ruch góry, która kołysze się wokół własnej osi. Sugeruje to, że cały system strumieniowy podlega ruchom oscylacyjnym.
- Szybka Orbita: Odkryto drugi, krótszy cykl trwający około 121 dni. Jest to zgodne z modelem dwóch czarnych dziur krążących wokół siebie w odległości od 250 do 540 razy większej niż odległość Ziemi od Słońca.
- Przeciwny obrót: Dane ujawniły drugi, słabszy dżet podążający w kierunku przeciwnym do ruchu wskazówek zegara wokół rdzenia radiowego. Znak ten silnie wskazuje na obecność układu podwójnego czarnych dziur.
Rozwiązanie „problemu ostatniego parseka”
Odkrycie to ma ogromne znaczenie, ponieważ dotyka jednej z najbardziej nierozwiązanych tajemnic kosmologii: problemu ostatniego parseka.
Kiedy dwie galaktyki zderzają się, ich centralne supermasywne czarne dziury zaczynają się przyciągać. Kiedy się obracają, tracą energię w wyniku interakcji z otaczającymi je gwiazdami i gazem, powodując kurczenie się ich orbit. Jednak modele teoretyczne sugerują, że gdy czarne dziury osiągną odległość około jednego parseka (około 3,26 lat świetlnych), mogą nie mieć wystarczającej ilości otaczającej ich materii, z którą mogłyby oddziaływać. Bez tego „tarcia” ich orbity mogą zamarznąć, a proces konwergencji może trwać dłużej niż obecny wiek Wszechświata.
Jeśli dane dotyczące Mrk 501 potwierdzą się, wówczas obie czarne dziury dzieli odległość zaledwie 0,0026 parseka. Oznacza to, że kosmiczni giganci pomyślnie pokonali „punkt stagnacji” i aktywnie zbliżają się do siebie, udowadniając istnienie mechanizmów zdolnych wypełnić tę ostateczną lukę.
Dlaczego jest to ważne dla nauki?
Supermasywne czarne dziury, których masa jest miliony i miliardy razy większa od masy naszego Słońca, są kotwicami grawitacyjnymi największych galaktyk. Wciąż jednak próbujemy zrozumieć, w jaki sposób osiągają tak kolosalne rozmiary. Chociaż ewolucja mniejszych „gwiezdnych” czarnych dziur jest dobrze poznana, pochodzenie tych potworów pozostaje owiane tajemnicą.
Połączenie dwóch supermasywnych czarnych dziur uważane jest za „białego wieloryba” astronomii – cel, na który polują naukowcy. Ze względu na ich niesamowitą skalę wykrycie emitowanych przez nie fal grawitacyjnych wymaga specjalistycznych instrumentów, takich jak pulsarowe układy pomiaru czasu.
“Jeśli wykryte zostaną fale grawitacyjne, możemy nawet zaobserwować stały wzrost ich częstotliwości w miarę zbliżania się dwóch gigantów do zderzenia. Da nam to rzadką szansę na obserwację z pierwszej ręki procesu łączenia się supermasywnych czarnych dziur.”
— Héctor Olivares, astronom z Uniwersytetu Radboud
Wniosek
Jeśli podwójna natura Mrk 501 zostanie potwierdzona, ludzkość będzie miała pierwszy rzut oka na monumentalne kosmiczne połączenie. Przy przewidywanym czasie uderzenia krótszym niż 100 lat, galaktyka ta oferuje wyjątkową szansę zobaczenia cyklu życia supermasywnych czarnych dziur w ciągu jednego życia człowieka.
