Дыра с дырой сходятся: Слияние и поглощение

Слияние двух спиральных галактик со сверхмассивными черными дырами в центрах: хвосты раскаленного газа показаны в большом масштабе; более крупно — формирование пары черных дыр, окруженных газовым диском

После слияния галактик сверхмассивные черные дыры остаются в центре образующейся структуры

Млечный путь — довольно заурядная галактика. Диск звезд и межзвездного газа окружен внушительным ореолом темной материи и вращается вокруг сверхмассивной (около 3 млн. солнечных масс) черной дыры в центре. Общий вес ее тоже весьма средний — примерно 100 млрд. солнечных масс. Схожие параметры использовали и ученые в очередном эксперименте по моделированию столкновения галактик. На сей раз предметом изучения было взаимодействие черных дыр.

Стелиос Казанцидис (Stelios Kazantzidis) с коллегами использовали всю мощь современных суперкомпьютеров, чтобы изучить столкновение виртуального «Млечного пути» с самим собой. Они наблюдали формирование объединенного крупного диска раскаленного газа — от сотен до тысяч световых лет в диаметре, и от сотен миллионов до миллиарда солнечных масс. Сверхмассивные черные дыры в их центрах также образовали парную структуру, участники которой вращаются вокруг общего центра масс. Этот «экстремальный тандем» может пригодиться и физикам-теоретикам.

«Общая Теория Относительности, предложенная около 90 лет назад, — говорит Казанцидис, — получила множество блестящих экспериментальных подтверждений. Однако одно из важнейших ее следствий до сих пор не обнаружено на практике — а именно, гравитационные волны. Поскольку пара сверхмассивных черных дыр потенциально является мощным источником гравитационных волн, нам важно детально установить обстоятельства, при которых возможно образование таких пар».

В новых опытах Казанцидису с коллегами удалось учесть и практические астрономические наблюдения, и теоретически показанные компоненты — в их модель включена и звездная материя, и ореол темной материи вокруг галактики. Лишь затем ученые установили галактикам курс «на сближение».

В созданной ими модели после столкновения образовывалась вращающаяся пара черных дыр, окруженная газопылевым диском. Взаимодействуя с окружающим газом, они теряли энергию вращательного движения и при продолжали сближение вплоть до того момента, когда их разделяло расстояние порядка размеров нашей Солнечной системы. «Именно начиная с этого момента, — говорит Казанцидис, — мы можем ждать появления мощных гравитационных волн. Уносимая ими энергия дополнительно гасит вращение пары и приближает окончательное слияние черных дыр».

Авторы надеются, что запуск нового орбитального интерферометра LISA, предназначенного как раз для поиска гравитационных волн, обнаружит пары сверхмассивных черных дыр — такие, как описаны в новой модели. Совместная европейско-американская миссия должна стартовать в 2015 г.

Как это выясняется, столкновения галактик — довольно распространенное во Вселенной явление. Читайте о столкновении галактики М32 с Туманностью Андромеды: «Космический детектив», о столкновении в Туманности Антенна: «Образ смерти Млечного Пути» и о грядущем столкновении нашей галактики с той же Туманностью Андромеды: «Встреча в верхах».

По сообщению EurekAlert!