В галактических центрах астрономы обнаружили «пробки» из черных дыр

Индивидуальные нормированные крутящие моменты для случая M_• = 10⁷M_⊙. Черные линии показывают комбинированные крутящие моменты типа I плюс крутящие моменты GW. Фиолетовые линии — это термические моменты, а синие линии — общие моменты. Левая панель: крутящие моменты показаны в пространстве R. Правая панель: Крутящие моменты в τ-пространстве. Пунктирные вертикальные линии обозначают τ_± (зеленый) и τ₀ (красный) — места, где могут возникнуть миграционные ловушки. Автор: Monthly Notices of the Royal Astronomical Society (2024). DOI: 10.1093/mnras/stae828

Международное исследование, проведенное исследователями из Университета Монаша, выявило важную информацию о динамике черных дыр внутри массивных дисков в центрах галактик.

Исследование, опубликованное в «Ежемесячных уведомлениях Королевского астрономического общества», показывает сложные процессы, определяющие, когда и где черные дыры замедляются и взаимодействуют друг с другом, потенциально приводя к слияниям.

Результаты исследования проливают свет на выбросы гравитационных волн (ГВ), возникающих в результате слияния черных дыр, события, которые можно обнаружить с помощью таких инструментов, как Лазерная интерферометрическая гравитационно-волновая обсерватория (LIGO).

Когда две черные дыры подходят слишком близко, они нарушают само пространство-время, испуская гравитационные волны, прежде чем в конечном итоге слиться в одну.

Доктор Евгений Гришин, научный сотрудник Школы физики и астрономии Университета Монаша, который руководил исследованием, сравнил это явление с оживленным перекрестком без работающего светофора.

«Мы посмотрели, сколько и где будет этих оживленных перекрестков», — сказал доктор Гришин.

Исследования были сосредоточены на центрах галактик, где черные дыры могут сливаться несколько раз из-за огромного гравитационного притяжения сверхмассивной черной дыры в ядре.

Кроме того, наличие массивного аккреционного газового диска способствует яркости этих галактик, классифицируя их как активные ядра галактик (АЯГ).

Взаимодействие между меньшими черными дырами и окружающим газом заставляет их мигрировать внутри диска, накапливаясь в областях, известных как миграционные ловушки. Эти ловушки увеличивают вероятность близких столкновений черных дыр, что потенциально может привести к слиянию.

«Тепловые эффекты играют решающую роль в этом процессе, влияя на расположение и стабильность миграционных ловушек, - сказал доктор Гришин. - Одним из следствий является то, что мы не видим миграционных ловушек, возникающих в активных галактиках с большой светимостью».

Результаты исследования расширяют наше понимание слияний черных дыр, а также имеют более широкое значение для астрономии гравитационных волн, астрофизики высоких энергий, эволюции галактик и обратной связи АЯГ.

«Несмотря на эти важные открытия, многое в физике черных дыр и окружающей их среды остается неизвестным», — сказал доктор Гришин. «Мы в восторге от результатов, и теперь мы на один шаг ближе к открытию того, где и как черные дыры сливаются в ядрах галактик».

«Будущее гравитационно-волновой астрономии и исследований активных галактических ядер исключительно многообещающе».

Больше информации: Evgeni Grishin et al, The effect of thermal torques on AGN disc migration traps and gravitational wave populations, Monthly Notices of the Royal Astronomical Society (2024). DOI: 10.1093/mnras/stae828

Источник: Monash University