Kun et sort hul kunne gøre et sort hul så massivt!

Forskere bliver bekendt med sorte huller, der støder om natten. Tilbage i 2015, Laser Interferometer Gravitational-wave Observatory (eller LIGO) lavede historie ved at opdage rumlen i rumtiden forårsaget af to sorte huller, der kolliderede i en galakse langt, langt væk. Denne første påvisning bekræftede eksistensen af ​​binære stjernemasse sorte huller, eller dem født af de spektakulære supernova -dødsfald af massive stjerner. Siden da, vi har opdaget flere andre fusioner (plus en fusion af neutronstjerner i bonus!).

Nu, i forskning offentliggjort den 10. april, 2018, i tidsskriftet Physical Review Letters, forskere antyder, at sorte huller sandsynligvis smelter gentagne gange for at producere sorte huller, der er for massive til at blive produceret af kun én stjerne. Og kugleformede stjerneklynger kunne være det perfekte kvarter for sådanne objekter at danne og smelte sammen - igen og igen.

"Vi tror, ​​at disse klynger dannede sig med hundreder til tusinder af sorte huller, der hurtigt sank ned i midten, "sagde Carl Rodriguez, fra MIT og Kavli Institute for Astrophysics and Space Research, i en erklæring. "Denne slags klynger er i det væsentlige fabrikker til sorte hulbinarier, hvor du har så mange sorte huller hængende i et lille rum, at to sorte huller kunne smelte sammen og producere et mere massivt sort hul. Så kan det nye sorte hul finde en anden ledsager og fusionere igen. "

LIGO har endnu ikke modtaget en af ​​disse "anden generations fusioner". Alle de fusioner, der er fundet indtil nu, har involveret sorte huller med stjernemasse (dem, der sandsynligvis er dannet af enkelte massive stjerner). Skulle gravitationsbølgerne fra en fusion begivenhed, der involverer et sort hul på 50 gange massen af ​​vores sol, blive opdaget i fremtiden, imidlertid, det ville være stærkt bevis for den gentagne sammensmeltning af sorte huller. Og det ville være spændende.

"Hvis vi venter længe nok, så vil LIGO til sidst se noget, der kun kunne være kommet fra disse stjerneklynger, fordi det ville være større end noget, du kunne få fra en enkelt stjerne, "tilføjede Rodriguez.

De fleste galakser er hjemsted for kuglehobe, med flere klynger fundet i større galakser. Derfor, massive elliptiske galakser kan rumme titusinder af klynger, der henviser til, at Mælkevejen har cirka 200, med den nærmeste beliggende 7, 000 lysår fra Jorden. Disse klynger indeholder gamle stjerner, der alle er proppet sammen i et lille volumen, så betingelserne er modne til, at sorte huller inde i disse klynger falder til midten og bliver hyggelige med andre sorte huller, der kan lure.

Skulle to sorte huller drive tæt på hinanden efter at være faldet fra forskellige dele af en klynge, relativitetsberegninger tyder på, at de vil udsende gravitationsbølger, og derved hælder energi fra deres bevægelse gennem klyngen. Dette ville få de sorte huller til at bremse og begynde at spire ind, til sidst slå sig ned i en binær kredsløb omkring hinanden. Derefter lukkes deres skæbner. Begge sorte huller vil fortsat udsende gravitationsbølger, får deres bane til at skrumpe, indtil parret kolliderer, fusionere og bryde ud med en kraftig gravitationsbølgesprængning, der ville rejse væk med lysets hastighed. Dette nyligt fusionerede sorte hul ville derefter hænge ud inde i klyngen og vente på, at et andet sort hul skulle glide forbi og begynde den binære dans igen.

Imidlertid, da Rodriguez 'team kørte simuleringerne, de antog, at de fusionerede sorte huller hurtigt snurrede, og resultaterne var, godt, ret ballistisk.

"Hvis de to sorte huller snurrer, når de smelter sammen, det sorte hul, de skaber, vil udsende gravitationsbølger i en enkelt foretrukken retning, som en raket, skabe et nyt sort hul, der kan skyde så hurtigt som 5, 000 kilometer i sekundet - altså, vanvittig hurtigt, "sagde Rodriguez." Det tager kun et spark på måske et par tiere til hundrede kilometer i sekundet at undslippe en af ​​disse klynger. "

Ved denne logik, hvis de fusionerede sorte huller bliver startet ud af klyngerne, de kan ikke fusionere igen. Men, efter at have analyseret det typiske spin af de sorte huller opdaget af LIGO, teamet fandt ud af, at sort hul spin er meget lavere, hvilket betyder, at der er mindre chance for, at klynger slipper deres nyligt fusionerede sorte huller. Efter at have foretaget denne korrektion, forskerne fandt ud af, at næsten 20 procent af sorte hulbinarier ville have mindst et sort hul, der blev dannet i en tidligere fusion. Og ved deres opgørelse, Andengenerations sorte huller skal have et talende masseområde på mellem 50 og 130 solmasser. Der er ingen anden måde at producere sorte huller af denne masse, hvis det ikke var til fusioner.

Så, for nu er det over til verdens gravitationsbølgedetektorer for at finde et signal, der blev produceret af et andet generations sorte hul.

Mælkevejens helt egen kugleformede stjerneklynge NGC 362 menes at være mellem 10 og 11 milliarder år gammel, ifølge European Space Agency. Selve galaksen er mere end 13 milliarder år gammel.