活動銀河の中心に位置する超大質量ブラック ホールが仲間になる可能性があります。これらの巨大な宇宙物体のバイナリ ペアが合体して、さらに巨大なブラック ホールが形成される可能性があります。観測方法は、最終的にそのようなイベントを見つけるのに十分なほど敏感になりつつあります.
超大質量ブラック ホールのイメージは、その銀河の中心にモノリシックに存在し、単独で存在し、容赦なくあらゆる物質を飲み込み、残念ながらその経路を横切ることは、今後数年間で深刻な問題となる可能性があります。銀河がどのように成長し進化するか、およびこれらのプロセスで超大質量ブラック ホールが果たす役割に関する理論は、これらの天体が単独で存在しない可能性があることを長い間示唆してきました。実際、そのような時空イベントはペアで存在するだけでなく、1 つにまとめられた後、宇宙で最も強力な単一イベントとなる可能性があるものに融合し、宇宙の進化に大きな影響を与える可能性があります。
ブラック ホールとそれらをホストする銀河との関係を理解することは、両方の進化を十分に説明するモデルを構築するための鍵です。しかし、これまでのところ、このプロセスの証拠はまばらです。では、なぜ超大質量ブラック ホールの合体を見つけるのが難しいのでしょうか?
平凡な視界に隠れています。超大質量ブラックホール連星と合体が観測を回避する方法
このような合体イベントの潜在的な力にもかかわらず、個々の連星超大質量ブラック ホールや、そのような衝突が発生したという多くの証拠を区別することはまだできていません。これは、これらのペアリングとそれらから最終的に発生する可能性のある合体が、活動銀河核 (AGN) として知られているものに潜んでいるためです 銀河の中心にあるコンパクトな領域で、電磁放射がそれを取り囲む銀河全体の放射を矮小化します。 /P> 
この放射は、電磁波から電磁スペクトルのガンマ線領域まで発生し、非常に強力であるため、天文学者は、星の活動の結果として発生するものではないと考えています。むしろ、彼らは、AGN から放出される強力な電磁放射は、少なくとも 1 つの超大質量ブラック ホールの降着物質の結果であると理論付けています。その「表面」と大まかに説明できるものに落ちる前に、中央の超大質量ブラック ホール。
ここに問題があります。電磁放射は非常に強力であり、AGN はホスト銀河に比べて非常に小さいため、電磁信号に依存する伝統的な天文学だけでは、この領域のより細かい部分を区別することはできません。超大質量ブラック ホールが 1 つだけではなく 2 つあることを明らかにする詳細。
幸いなことに、超大質量ブラック ホールの合体が発生したとしても、電磁放射の途方もない生産者になるだけではありません。また、強力な重力波信号も生成する必要があります。
De Rosa は、ジャーナル New Astronomy Reviews に掲載された総説論文の筆頭著者です。 これは、超大質量ブラック ホール バイナリの検索の歴史を調べ、そのようなイベントの将来の発見へのロード マップを提示します。研究者は、「マルチメッセンジャー天文学」の重要性を強調しています。」—「従来の電磁観測と重力波の検出を組み合わせることで、天文学者はまったく新しい方法で宇宙を見ることができるようになり、これまでは隠されていたイベントやオブジェクトを作ることができます。」—「ブラック ホールのようなイベント」合併 — アクセス可能。
しかし、合体を調べる前に、そもそも超大質量ブラック ホールのペアリングをもたらす真に壮大なプロセスについて検討する価値があります。
コズミック マッチメイキング:超大質量ブラック ホールをまとめる
超大質量ブラックホールがペアで一緒にぶら下がっているのを見つけることは、それほど驚くべきことではないかもしれません.これらの連星系は、太陽系などの単一星系や 3 つ星系よりもはるかに一般的です。後者はあまりにも不安定であることが証明されています。
ブラック ホールがそのような恒星の天体から進化し、これらの天体が一緒にいるとき、ブラック ホールの連星がかなり一般的であると信じるのは直感的に思えるでしょう。ただし、その考え方には問題があります。
最も大質量の星だけがブラック ホールとして生涯を終えますが、超大質量ブラック ホールはさらにまれです。それを、ほとんどの連星系には、はるかに小さな対応する星と結合した大規模な星が含まれているという事実と組み合わせてください.したがって、同じ連星系の 2 つの星が両方とも超大質量ブラック ホールになる可能性はほとんどありません。実際、最初の星の変換後、そのパートナーは物質を剥ぎ取られ、中性子星、はるかに小さな白色矮星として残されるか、完全に破壊される可能性があります。おそらく、その相手によって消費されます.
したがって、超大質量連星が一緒に成長する可能性が低い場合、これは何らかのイベントがこの結合、つまり 2 つの銀河の合併を作成する必要があることを意味します。
これは、そのような超大質量ブラックホール連星を発見することは、それが占める銀河が合体の結果である、あるいはそのような合体がまだ進行中であるという良い証拠を提供することを意味します.また、私たち自身の銀河系に何が起こるかについてのヒントも与えてくれます。 「これはいつの日か私たちの天の川銀河に起こります — 約 40 億年後にアンドロメダ銀河と合体します」とカマーフォードは続けます。 「私たちの超大質量ブラック ホールとアンドロメダの超大質量ブラック ホールが連星を形成します!」
これらの銀河合体の数学的モデリングは、プロセスが中心の超大質量ブラック ホール、または場合によってはブラック ホールに向かう主要なガス流入を引き起こすことを示しているようです。このガス、塵、その他の物質の流入は、超大質量ブラック ホールの成長にもつながる可能性があります。
このように、銀河の合体は、超大質量ブラック ホールを一緒にするだけでなく、AGN を信じられないほど強力な放射線源にする熱狂的な摂食を開始する可能性もあります。
しかし、これらの超大質量ブラック ホールのバイナリ ペアが形成されるとどうなるでしょうか?それらは連星のままなのか、それとも結合してさらに大きな超大質量ブラックホールを形成するのか?超大質量ブラック ホールが合体してより大きな天体を形成することは、1 つの長引く宇宙論的疑問を確かに説明するでしょう。これらのオブジェクトは、どのように短期間でこれほど巨大なサイズに成長したのでしょうか?
ゆるい宇宙の終焉を結び付けるこの現象の便利さにもかかわらず、それが起こっているかどうかはまだわかりません.
重力波を利用してブラックホール連星に光を当てる
銀河の合体によって集められた後、超大質量ブラック ホールが非常に小さな分離である場合、それらが放出する重力波がエネルギーを運び去り、ブラック ホールの合体を可能にします。
このように、各銀河の中心にある超大質量ブラック ホールは互いに引き寄せられ、最終的に、二重活動銀河核として知られるものを形成します。理論的には、この融合の最終段階は、特にブラック ホールが重力で束縛されている場合は、これらの怪物が合体して合体し、さらに大きな超大質量ブラック ホールが形成されることになります。この合体は、重力波信号の放出を伴います。レーザー干渉計重力波天文台 LIGO と、それに対応する宇宙ベースのレーザー干渉計宇宙アンテナ (LISA) のおかげで、理論的に検出できるようになった信号。
「我々は連星の超大質量ブラックホールが最終的に互いに合体し、非常にエネルギッシュな重力波を生み出すと考えています。実際、超大質量ブラック ホールの合体は、宇宙で最もエネルギーの高い現象として、ビッグバンに次ぐものです」とカマーフォード氏は説明します。問題は、衝突する恒星質量ブラック ホールからの重力波を最初に検出した LIGO でさえ、合体する超大質量ブラック ホールからの重力波をまだ検出できないことです。
「これらの重力波は周波数が高すぎて LIGO で検出できないため、まだ検出されていません」とカマーフォード氏は付け加えます。 「しかし、パルサー タイミング アレイは、わずか数年で初めて、超大質量ブラック ホールの合体からの重力波を検出すると予想しています。」
De Rosa は、超大質量ブラック ホールの合体からの重力波の検出におけるブレークスルーの可能性に同意し、パルサー タイミング アレイの将来の貢献だけでなく、2034 年に打ち上げ予定の宇宙ベースのレーザー干渉計である LISA の貢献も強調しています。今後数十年で、欧州宇宙機関の次の大きなミッションである LISA などの宇宙重力波観測所や、パルサー タイミング アレイなどの実験によって、宇宙で連星や合体する SMBH の最初の直接的な証拠が得られるでしょう」と彼女は説明します。 .
コマーフォードにとって、画期的な新しい重力波検出方法とマルチメッセンジャー天文学は、彼女のキャリア全体に影響を与えた基本的な質問に答える態勢を整えています。 「私が大学院生だったとき、私のグループは、超大質量ブラックホールのペアによって生成される可能性があると考えられていた興味深い銀河スペクトルをいくつか発見しました。これらの異常なスペクトルが、超大質量ブラック ホール連星を見つける鍵になるのではないかと考えました。それ以来、私は超大質量ブラック ホールのペアを見つけるための新しい、より良い方法に取り組んできました」と研究者は結論付けています。
「衝撃的なのは、超大質量ブラックホールの連星が合体するかどうかが実際にはわかっていないことだと思います!それらはお互いの周りを一周するだけで、重力波が引き継いでそれらを融合させることができるほどお互いに十分に近づくことができない可能性があります.
「超大質量ブラック ホールからの重力波が検出されたとき、超大質量ブラック ホール連星が合体したことが実際にわかったのはこれが初めてです。」
情報源と参考文献
デ・ローザ。 A、ヴィニャーリ。 C、ボグダノビッチ。 T ほか、「デュアルおよびバイナリ超大質量ブラック ホールの探索:マルチ メッセンジャー ビュー」、New Astronomy Reviews、 [2020]。
