Hvilken rolle spiller supermassive sorte huller, når galakser smelter sammen?

På omkring fire milliarder år, Mælkevejen vil ikke være mere.

Ja, vores hjemmegalakse er på vej til at kollidere og forene sig med Andromedagalaksen, på nuværende tidspunkt omkring to millioner lysår væk.

Selvfølgelig, vi bemærker ikke, at de to galakser nærmer sig hinanden.

"I det menneskelige perspektiv, vores galakse ser ikke ud til at ændre sig, " siger University of Iowa astrofysiker Hai Fu, "men i universets historie, det ændrer sig hele tiden."

Galakser har smeltet sammen i det meste af universets 13 milliarder år lange historie, og videnskabsmænd har observeret disse fusioner i nogen tid. Hvad de ikke helt forstår, er hvordan fusioner opstår.

Fu, en adjunkt i fysik og astronomi, sigter mod at tydeliggøre fænomenet ved at observere supermassive sorte huller (med en masse på omkring en milliard soler), som er i centrum af de fleste galakser. Astrofysikere mener, at store galakser vokser ved at fortære mindre. I sådanne tilfælde, de sorte huller i begge forventes at gå i kredsløb om hinanden og til sidst smelte sammen. Fu og hans hold vandt et treårigt, $405, 011 tilskud fra National Science Foundation til at finde og karakterisere disse himmelske begivenheder.

"Det, vi forsøger at se, er de sene stadier af sammensmeltning af galakser, når to galakser er så tæt på hinanden, udløser de tidevandskræfter, lidt ligesom de pulserende tidevandskræfter forårsaget, når solen og månen er på linje med Jorden, men meget, meget mere intens, " han siger.

Fu vil scanne en stor del af nattehimlen - forestil dig månen ganget 1, 200 over himlen, og du vil have en fornemmelse af størrelsen - for at finde beviser for sorte hullers tilvækst, eller massesamling.

"Galaksepar med tiltagende sorte huller er sjældne og svære at finde, "Fu siger, "og det er derfor, vi har brug for et så stort område at undersøge."

Sorte huller opstår ikke altid. Men dem, der er, ligner nogen, der er i gang med at spise. Accreting sorte huller absorberer sultent materiale omkring dem. Langsomt, som de gumler på mere og mere kosmisk mad, de trækker deres værtsgalakser tættere sammen.

"De er ikke længere på diæt, "Siger Fu.

Al den spisning udløser en strøm af energi, intense lysudbrud kaldet kvasarer, der er så lyse, at de næsten skjuler selve galakserne. Disse kvasarer burde være lette at observere, selv på store afstande, men det meste af det lys, de producerer, slukkes faktisk af støvet, der brygges op i sammensmeltningsaktiviteten.

Heldigvis, supermassive sorte huller udsender også radiobølger, og disse emissioner "kommer til undsætning, fordi de ikke bliver slukket af støvet, "Siger Fu.

Fu og hans team vil undersøge radioemissionskort fanget af Very Large Array, et af verdens førende astronomiske radioobservatorier, beliggende i New Mexico og drives af National Radio Astronomy Observatory, et NSF-anlæg. Gruppen vil bekræfte sine resultater gennem optiske observationer på W.M. Keck Observatorium, beliggende på Mauna Kea, en sovende vulkan på Hawaii.

NSF-bevillingen vil også finansiere den studerende-ledede bygning af en "augmented reality sandbox" for at demonstrere tyngdekraftens indflydelse i universet, såsom på planeternes kredsløb, tilvækstskiven omkring et sort hul eller neutronstjerne, og de komplekse kredsløb om stjerner i elliptisk formede galakser.

Ni studerende har indtil videre været involveret i projektet; de delte sig i hold for at skrive softwareprogrammeringen, byg sandkassen (med faktisk sand), og opret en app til Android-tablets.

Sandkassen vil blive brugt i astronomitimer, fysikdemonstrationer for K-12-studerende i det større Iowa City-område, og udstillinger på UI Naturhistorisk Museum og UI Mobile Museum.

Sandkassen forventes at stå færdig ved udgangen af ​​forårssemesteret 2017.

"Det er ret imponerende, " siger Fu. "De studerende kan ikke nødvendigvis lide at tage eksamen, men de fungerer rigtig godt i teams."