Registrering af kolliderende supermassive sorte huller:Eftersøgningen fortsætter

I en ny undersøgelse, forskere har udviklet en innovativ metode til at opdage kolliderende supermassive sorte huller. Undersøgelsen er netop blevet offentliggjort i Astrofysisk tidsskrift og blev ledet af postdoc-forsker Xingjiang Zhu fra ARC Center of Excellence for Gravitational Wave Discovery (OzGrav) ved Monash University.

I centrum af hver galakse i universet, der er et supermassivt sort hul millioner til milliarder gange solens masse. Store galakser er samlet af mindre galakser, der smelter sammen, så kollisioner af supermassive sorte huller forventes at være almindelige i kosmos. Men sammensmeltning af supermassive sorte huller forbliver uhåndgribelige:Der er indtil videre ikke fundet noget afgørende bevis for deres eksistens.

En måde at lede efter disse fusioner på er gennem deres emission af gravitationsbølger - krusninger i rummets og tidens struktur. Et fjernt sammensmeltende par supermassive sorte huller udsender gravitationsbølger, når de spirer ind omkring hinanden. Da de sorte huller er så store, hver bølge tager mange år at passere Jorden. Astronomer har brugt en teknik kendt som pulsar timing array til at observere gravitationsbølger fra supermassive binære sorte huller - indtil videre til ingen nytte.

Parallelt, astronomer har ledt efter kollisionen af ​​supermassive sorte huller med lys. En række kandidatkilder er blevet identificeret ved at lede efter regelmæssige udsving i lysstyrken af ​​fjerne galakser kaldet kvasarer. Kvasarer er ekstremt lyse, menes at være drevet af ophobning af gasskyer på supermassive sorte huller.

Hvis midten af ​​en kvasar indeholder to sorte huller, der kredser om hinanden (i stedet for et enkelt sort hul), orbitalbevægelsen kan ændre gasskyens ophobning og føre til periodisk variation i dens lysstyrke. Hundredvis af kandidater er blevet identificeret gennem sådanne søgninger, men astronomerne mangler endnu at finde det rygende pistol-signal.

"Hvis vi kan finde et par sammensmeltende supermassive sorte huller, det vil ikke kun fortælle os, hvordan galakser udviklede sig, men også afsløre den forventede gravitationsbølgesignalstyrke for pulsar-observatører, " siger Zhu.

OzGrav-undersøgelsen søger at afgøre debatten, afgøre, om nogen af ​​de identificerede kvasarer sandsynligvis vil blive drevet af kolliderende sorte huller. Dommen? Sikkert ikke.

"Vi har udviklet en ny metode, der giver os mulighed for at søge efter et periodisk signal og måle kvasarstøjegenskaber på samme tid, " siger Zhu. "Derfor, det skulle producere et pålideligt estimat af det detekterede signals statistiske signifikans."

Ved at anvende denne metode til en af ​​de mest fremtrædende kandidatkilder, kaldet PG1302-102, forskerne fandt stærke beviser for periodisk variabilitet; imidlertid, de hævdede, at signalet sandsynligvis ikke er forårsaget af et par sorte huller på vej til kollision. I stedet, de fandt ud af, at den almindeligt antagne model, beskriver udsvingene i lyset fra varm gas, er mangelfuld.

"Vores resultater viser, at kvasarer er komplicerede, " siger samarbejdspartner og OzGrav Chief Investigator Eric Thrane. "Vi er overbeviste om, at denne nye metode vil hjælpe os med at søge efter supermassive sorte hul-kollisioner ved bedre at forstå kvasarer samt skelne mellem mulige signaler."