Optiske data fra Hubble-romteleskopet og Sloan Digital Sky Survey er vist med røntgenobservasjoner samlet av Chandra-romteleskopet, som hver viser SDSS J084905.51 + 111447.2, som forskere mener er en trippel-svart-hullssammenslåing.
(Bilde: © Røntgen: NASA / CXC / George Mason Univ./R. Pfeifle et al.; Optisk: SDSS & NASA / STScI)
Ta tre av de mest massive objektene i universet, smør dem og deres omkringliggende galakser sammen, og fyrverkeriet er sikkert overraskende - og kanskje en dag vil forskere se kollisjonen.
Den dagen har ikke kommet helt ennå. Men nå har astronomer kommet nær og oppdaget hva som kan være oppkjøringen til en så massiv sammenslåing: Tre galakser, som hver skjuler et supermassiv svart hull i hjertet av, er alle på et kollisjonskurs som kan hjelpe forskere til å forstå hvorfor universet ser slik det ser ut.
"Fordi disse systemene er så sjeldne, vet vi faktisk ikke så veldig mye om dem som befolkning, og det er derfor det er viktig å finne flere av dem," sier Ryan Pfeifle, hovedforfatter av ny forskning som beskriver funnet og en doktorgradsstudent i astronomi ved George Mason University, fortalte Space.com. "Hvis vi kan finne mer, kan vi studere dem som en befolkning og si: 'OK, generelt er det slik disse systemene har en tendens til å oppføre seg.'"
Å slå sammen sorte hull kan høres ut som gamle nyheter, men denne hendelsen er ikke noe som kollisjonene som forskere har "hørt" gjennom gravitasjonsbølger bare de siste årene. Disse signalene produseres av kollisjoner av sorte hull som kan være maksimalt et par dusin ganger solens masse, som to dråper som enkelt slås sammen på en regnjakke.
Hver av supermassive sorte hull involvert i den nye forskningen inneholder massen av hundrevis av millioner soler og er omgitt av hele galakser av stjerner og planeter og måner. Kollisjonen deres ville være som to rasende elver som bryter gjennom en demning og omformer landskapet med flom. En slik hendelse ville skape gravitasjonsbølger, men av så utrolig lengde at moderne detektorer rett og slett ikke kan sanse dem.
Men det er disse slags interaksjoner som astronomer mener er avgjørende for å gjøre universet til hvordan det ser ut i dag, belagt med mystisk supermassive sorte hull. "Ingen vet egentlig hvordan de kan bli så massive ganske tidlig i universets historie," sa Shobita Satyapal, Pfeifles rådgiver og medforfatter og en astrofysiker ved George Mason University, til Space.com. "En av de mest overbevisende mekanismene der de kan vokse raskt, er gjennom disse galakssammenslåingene."
Så forskerne ønsket å prøve å oppdage en slik fusjon før det skjedde. Frivillige dataanalytikere hadde markert en samling av mål basert på målinger av infrarødt lys som potensielle steder der to modne galakser kolliderte.
"Vi bestemte oss for å lete etter fôring av sorte hull ved bruk av teknikker som aldri hadde blitt brukt før, teknikker som var følsomme for tilsløring," sa Satyapal. "Det er på en måte en ny tilnærming for å se etter disse fôring av sorte hull ved å bruke verktøy som tradisjonelt ikke har blitt brukt i disse sent-fase interaksjonene."
Teamet bak den nye forskningen samlet ytterligere observasjoner av disse stedene ved hjelp av NASAs Chandra røntgenobservatorium. Forskerne håpet at tilleggsdataene ville avsløre et supermassivt svart hull som festet på materie og spytte ut røntgenstråler i hjertet av hver galakse i disse sammenslåtte parene. Å taste inn røntgenstråler er viktig, siden disse objektene er skåret i skyer av støv og gass som blokkerer andre typer lys.
Men ett par, viste det seg, var ikke noe slikt - derav den nye forskningen. Det målrettede systemet er formelt kjent som SDSS J084905.51 + 111447.2, men la oss absolutt ikke kalle det det. Den forkortede versjonen av navnet er SDSS J0849 + 1114; la oss ikke kalle det det heller. Kan vi bare kalle det trippelen? Takk så mye.
Uansett ble Pfeifle med i prosjektet for å analysere Chandra-observasjoner av Triple og andre potensielle fusjoner. Første gang han så gjennom Triple-dataene, så det like lovende ut som de andre potensielle duoene. Det var først da han besøkte dataene at han innså at noe var annerledes.
"Da jeg nettopp hadde sett på røntgenbildet, hadde jeg faktisk ikke skjønt at de var tre røntgenkilder bare fordi jeg var en naiv ung doktorgradsstudent," sa Pfeifle. Men så la han til optiske data om området også. "Da jeg stilte det opp, klikket plutselig ting og jeg sa: 'Å, vent litt, det er noe fiskig som skjer der.'" Resultatet var en to år lang besettelse for å avgjøre om det virkelig var tre sammenslåtte supermassive svart hull galakser. .
(Triple har fanget andre forskers øyne. Et eget team av forskere har også konkludert med at Triple sannsynligvis er tre sammenstøtende supermassive svart hull galakser, basert på noen overlapp og noen unike data. Disse forskerne postet deres analyse til pre-print-serveren arXiv.org i juli, og avviste et intervju med Space.com den gangen fordi det var under fagfellevurdering for publisering. "De kom til en lignende konklusjon," sa Satyapal, som la til at teamet deres begynte å skrive opp resultatene i februar. "Det er hyggelig å se at det er bekreftelse.")
Pfeifle og Satyapals forskning antyder at Triple er tre galakser som kanskje kolliderer - selv om de ganske enkelt kunne beite hverandre, ikke nær nok til å synke ned i en endelig spiral. Hvis det er en sann fusjon, kan ikke forskerne være sikre på hvor langt den enorme kollisjonen kan være, selv om en slik fusjon fra start til slutt sannsynligvis tar omtrent en million år.
Akkurat nå er galaksene mellom 11.000 og 23.800 lysår bortsett fra hverandre. En av trioen skjuler definitivt et matende supermassivt svart hull i sentrum; de to andre ser ut til også, men viser ikke det samme signalet som det første, sa forskerne.
Motsetning, systemer som Triple kan være mer informative enn parene som teamet faktisk jaktet på. To-delt sammenslåing kan krype sammen, og det tar lengre tid enn universets levetid å bli med, men tilstedeværelsen av en tredje galakse ser ut til å trenge kollisjonen videre, etter simuleringer som forskere har kjørt over slike hendelser.
Disse simuleringene antyder også hva som kan bli av Triple hvis det er galakser kolliderer en dag. Satyapal sa: "Det vil fremdeles være en galakse, slik som dette togvraket." Dynamikken i en kollisjon kan fordreie enkelte galakser som kan ha begynt, for eksempel som delikat strukturerte virvler av stjerner som vår egen Melkevei, til noe som ikke er anerkjent.
Satyapal sa: "Vi tror at disse sammenslåingene ikke bare vokser det sorte hullet, men de forvandler faktisk en skivegalakse til en gigantisk elliptisk galakse. "Du har bare en stor ball med stjerner med et enormt svart hull."
Forskningen er beskrevet i et papir lagt ut 7. august til preprint-serveren arXiv.org og akseptert for publisering i The Astrophysical Journal.
- Vårt røntgen-univers: fantastiske bilder av NASAs Chandra røntgenobservatorium
- Se røntgenområdet fra First-Ever Black Hole Photo i dette romteleskoputsikten
- NASA avdekker fantastiske kosmiske synspunkter da Chandra X-Ray Observatory fyller 20 år
