90億光年離れたクエーサーの定期的な明るさと減光は、合体への道にある2つの超大質量ブラックホールの存在によって最も簡単に説明されます.もしそうなら、それらの軌道は約 10,000 年でそれらが結合することにつながる速度で崩壊しており、壮大な比率の重力波を生み出すイベントです.
ほとんどの銀河には、中心部に太陽の質量の数億倍、さらには数十億倍もの超大質量ブラック ホールがあります。銀河が合体すると、これらの巨大な塊が互いに向き合い、2 つの天体が衝突するまでエネルギーを失うにつれて徐々に引き締まる軌道になります。
少なくともそれが理論です。実際にそれを見るのは別の問題です。 The Astrophysical Journal Letters の論文は、これまでに特定された最も近いそのようなペアを発見したと主張しており、そのような巨大な質量が太陽から最も近い星までの距離より近くで発見されたのは 2 回目です。
PKS 2131-021 は、ほぼ 50 年間天文学者の注目を集めてきたクエーサーです。他のクエーサーと同様に、光速の 99% 以上の速度で物質のジェットを吐き出していますが、他のほとんどのクエーサーとは異なり、ジェットは地球に向かってまっすぐに進んでいるため、ブレーザーになっています。
ユニークなことに、PKS 2131-021 のジェットの明るさは、カリフォルニア工科大学のオーエンズ バレー電波天文台電波望遠鏡で収集されたデータでほぼ完全な正弦曲線を示しています。 「これは、時間の経過とともに継続的に追跡できるパターンがあることを意味します。」カリフォルニア工科大学のトニー・リードヘッド教授は、声明で次のように述べています。
リードヘッドと同僚は、他の望遠鏡からの古い記録を調べました。 1981 年と 2005 年のデータは一致するパターンを示しましたが、その間の観測では一致しませんでした。その後、パンデミック プロジェクトとしてブレザーを調査している化学専攻のサンドラ オニールは、ヘイスタック天文台で作成された、PKS 2131-021 のさらに以前のアーカイブ記録が存在することを知りました。
「最近検出された光度曲線の山と谷が、1975 年から 1983 年の間に観測された山と谷と一致していることに気付いたとき、非常に特別なことが起こっていることがわかりました」と O'Neill 氏は述べています。
モデリングは、相対論的効果がタイムスケールを引き延ばすため、サイクルは私たちの観点から4.7年かかりますが、曲線は2年ごとにさらに重いブラックホールを周回する巨大なブラックホールによって説明できることを示しました.この論文は、それほど単純ではない説明が存在することを認めていますが、著者は、オッカムの剃刀による可能性は低いと考えており、詳細には検討していません.
このペアの巨大な質量は、同じ距離で太陽を周回する惑星よりもはるかに速く互いを周回していることを意味します。 O'Neill と共著者は、2,000 天文単位しか離れていないと見積もっています – 地球と太陽の距離の 2,000 倍、または冥王星の軌道の 50 倍 – おそらくその 10 分の 1 です。
これまでの超大質量ブラック ホールのペアでこれほど近いと考えられたのは OJ 287 のみですが、その構成要素でさえ 10 ～ 100 倍離れています。その結果、PKS 2131-021 では、ゆっくりとした軌道崩壊が合体につながる、プロセスのより興味深い段階を目の当たりにすることができます。おそらくこの近さのために、PKS 2131-021 の光度曲線は OJ 287 よりもはるかに規則的です。他の「近い」例では、間隔が何千倍も広くなります。
ブラックホールの合体によって生成された重力波が初めて検出されて以来、科学者はそのようなイベントが非常に一般的であることを確認しています。しかし、これらは恒星ブラックホールであり、太陽の 20 倍以上の質量を持つ超新星の残骸です。銀河の中心にあるブラック ホールは、太陽が大きな小惑星に向かうように、恒星のブラック ホールに向かいます。また、それらは非常にまれであり、合併にも適用する必要があります.
著者らが PKS 2131-021 が合体すると予想する 10,000 年ほどで、生成される重力波は巨大になるでしょう。しかし、現在の距離でも、ペアの相互作用は時空をゆがめており、生成している重力波がパルサーのタイミングを検出可能な方法で変更する可能性がある.
