Astronomer har identifisert direkte bevis på to supermassive sorte hull som går i bane rundt hverandre i kjernen av galaksen Markarian 501. Galaksen er omtrent 480 millioner lysår fra Terra. Oppdagelsen kom fra en detaljert analyse av radiodata samlet over mer enn et tiår. Hovedtegnet er tilstedeværelsen av en andre stråle av relativistiske partikler ved siden av den allerede kjente strålen. Det internasjonale teamet publiserte resultatene i en studie akseptert av tidsskriftet Monthly Notices av Royal Astronomical Society.
Arbeidet ble ledet av forskere fra Instituto Max Planck, Radioastronomia, Alemanha. Eles reprosesserte 83 sett med observasjoner gjort med Very Long Baseline Array mellom september 2011 og 3. juli 202 observasjoner. gigahertz. Essa frekvens tillater oss å løse strukturer svært nær den galaktiske kjernen. Sammenligning med data fra lavere frekvenser, som 15 gigahertz og 8 gigahertz, forsterket funnene.
Detaljer om radioobservasjoner
Dataene viser to forskjellige jetfly som kommer ut fra samme kjerne. Hovedflyet, kalt Jet 1, peker i retning Terra og var allerede kjent. Den andre jetstrålen, kalt Jet 2, vises på motsatt side i noen bilder og kurver deretter mot klokken rundt kjernen. Essa-konfigurasjonen ble observert gjentatte ganger i løpet av de tolv årene med overvåking. Komponentene til Jet 2 endrer posisjon på skalaer over uker og måneder.
I en observasjon 24. juni 2022 dannet strukturer fra Jet 2 en delvis bue rundt hovedkjernen. Forskerne tolker denne buen som en delvis Einstein ring. Ele vil være forårsaket av gravitasjonslinsen til det primære sorte hullet som virker på emisjonen av strålen fra det sekundære sorte hullet. Vinkeloppløsningen til bildene når tideler av et millibuesekund. Essa Presisjon var avgjørende for å skille strukturene.
Den estimerte omløpsperioden for Jet 2s bevegelse rundt kjernen er omtrent 141 dager i galaksens referanseramme. Lyskurven til kjernen har en periodisitet nær omtrent 121 dager. Há også en langsiktig periodisitet på 7,4 år, assosiert med presesjonen av systemets baneplan. Det systematiske skiftet mellom forskjellige frekvenser peker på tilstedeværelsen av to distinkte massive objekter.
- Jet 2 vises på siden av motstrålen og kurver mot klokken før den justeres parallelt med Jet 1.
- I påfølgende observasjoner svinger Jet 2 sørover og blander seg inn i hovedjetstrukturene.
- Det komplette systemet viser gradvis avdrift med klokken gjennom årene.
- Det var en midlertidig tilbaketrekking mellom 2016 og 2017, kalt en tilbakevending.
- Presesjon forklarer slingringen av orbitalplanet som en topp som slingrer mens den snurrer.
- Alternativer som Kelvin-Helmholtz-ustabiliteter reproduserer ikke det asymmetriske skiftet mellom frekvenser.
- Den binære modellen fremstår som den mest konsistente forklaringen på datasettet.
Funksjoner på Galaxy Markarian 501
Markarian 501 er en blazar, en undertype av aktiv galaktisk kjerne. Nesse type objekt, en av strålene peker nesten direkte på Terra. Esse justering forsterker den observerte emisjonen ved relativistiske effekter av Doppler. Galaksen sender ut sterkt i radio-, te- og røntgenstråler. Sua Relativ nærhet muliggjør høyoppløselige observasjoner på parsec-skalaer.
Siden 1980-tallet har astronomer lagt merke til feiljusteringer i galaksens radiostruktur. Endringene skjedde mellom små skalaer, nær kjernen, og større skalaer, av kiloparsecs. Modelos Tidligere foreslo spiralformede jetfly innesperret i smale kjegler eller enkel presesjon. Nenhuma Tidligere forklaring redegjorde fullt ut for de brå endringene som ble observert. Direkte deteksjon av to jetfly løser deler av disse gåtene som har samlet seg i flere tiår.
Det primære sorte hullet har en masse anslått til hundrevis av millioner ganger massen på Sol. Det sekundære produserer Jet 2 og går i bane rundt det første i en avstand som varierer mellom 251 og 542 astronomiske enheter, avhengig av antatt totalmasse. Essa-separasjon tilsvarer titalls radier på Schwarzschild. Hele området av det binære systemet passer inn i et rom som er mindre enn diameteren til Plutão-banen rundt Sol.
Implikasjoner for utviklingen av supermassive sorte hull
Supermassive sorte hull vokser først og fremst gjennom sammenslåinger under galaksekollisjoner. Modelos Teoretikere spår at, etter sammenslåingen av galakser, danner de sentrale sorte hullene et gravitasjonsbundet par. Eles begynner å gå i bane rundt hverandre. Deteksjonen på Markarian 501 tilbyr et direkte observasjonstilfelle av denne mellomfasen. Até Nå, lignende bevis baserte seg først og fremst på indirekte slutninger eller kinematisk modellering.
Systemet kan sende ut gravitasjonsbølger med en frekvens på omtrent 8 ganger 10 til minus 8 hertz. Essa-frekvensen faller innenfor det forventede deteksjonsvinduet for pulsar-timing-arrays. Square Kilometre Array, under konstruksjon, kan bidra til fremtidige søk i dette lavfrekvente regimet. Tettere Observações med Very Long Baseline Array eller fremtidens Black Hole Explorer kan forbedre banegeometrien ytterligere.
Forskerne beregnet koalescenstiden til binæren. Hvis massene er sammenlignbare, har systemet fortsatt milliarder av år igjen. Hvis masseforholdet er veldig lite, som 0,001, faller tiden til hundrevis av år. Den mest plausible modellen peker på lignende masser, noe som indikerer en langvarig binær, fortsatt langt fra endelig fusjon. Algumas rapporter nevner muligheten for koalescens om rundt 100 år, men studieforfatterne er fortsatt forsiktige med dette anslaget.
Analyse av alternativer og metodisk strenghet
Teamet undersøkte alternative forklaringer på dataene. Instabilidades av Kelvin-Helmholtz kan produsere spiralformede strukturer i jetfly. Choques intern eller ujevn massebelastning ble også vurdert. Nenhuma av disse hypotesene forklarer det systematiske skiftet mellom frekvenser eller den repeterende orbitale bevegelsen til Jet 2. Kjerneskift ved synkrotron-selvabsorpsjon er utelukket da det skjer i feil retning.
Analysen brukte uavhengig gaussisk modellering for hver av de 83 epokene. Não Tidligere hypoteser ble pålagt. Metoden for sannsynlighetsprofilering gjorde det mulig å kvantifisere usikkerheter i parameterne. Sammenligning med uavhengige data fra andre programmer, som MOJAVE på 15 gigahertz, forsterket tolkningen. Essa Kryssvalidering økte tilliten til resultatene.
Studien fremhever at dette er den første direkte avbildningsdeteksjonen av et dual-jet-system i kjernen av en blazar. Trabalhos Tidligere foreslåtte binærfiler basert på periodisiteter eller indirekte variasjoner. Gjennombruddet her er i den samtidige observasjonen av to jetfly som sameksisterer i de samme bildene.
Historisk kontekst og fremtidsperspektiver
Markarian 501 har blitt overvåket ved flere bølgelengder i flere tiår. Sua Høyenergi gammastråleutslipp og den kronglete radiostrukturen vakte oppmerksomhet. 7,4-års periodisiteten i radiolyskurven stemmer overens med variasjoner observert ved andre bølgelengder. Isso gir sammenheng til bildet som kommer frem.
Fenomenet med lysere lemmer rapportert i tidligere observasjoner kan være en artefakt forårsaket av superposisjonen av Jet 2 og Jet 1 i bilder av lavere kvalitet. Quando Den andre jetstrålen ble ikke gjenkjent, dens strukturer ble forvekslet med kantene på hovedjeten. Essa mulighet baner vei for å lese historiske VLBI-filer på andre aktive kjerner.
Fremtidige observasjoner med tettere tråkkfrekvens kan fange raske passasjer på Jet 2 i spesifikke konfigurasjoner. Black Hole Explorer, med en planlagt oppløsning på ca. 6 mikroarcosekunder, vil ha Markarian 501 som et prioritert mål. Mesmo Uten å direkte løse orbitalseparasjonen, kan high-fidelity-bilder avsløre detaljer om strømmen av materie som driver hvert sort hull.
På en bredere skala viser saken at aktive galaktiske kjerner er komplekse miljøer. Den enkle modellen av et enkelt sort hull med et par stråler vinkelrett på akkresjonsskiven er nyttig, men utilstrekkelig ved høy oppløsning. Fusões Galactica er vanlige i universet. Derfor må supermassive svarte hull-binære filer eksistere i stort antall. Reanálises av eksisterende interferometridatasamlinger med lang baselinje kan avsløre andre lignende tilfeller.
Funnet forsterker verdien av langsiktige overvåkingsprogrammer. Redes av radioteleskoper som Very Long Baseline Array, som fungerer som et instrument på størrelse med et kontinent, er avgjørende for disse fremskrittene. Nøye analyser av data akkumulert over år tillot oss å skjelne de to distinkte trådene i strukturen som så ut til å være en enkelt jet.
Universet fortsetter å avsløre flere lag av kompleksitet. Dois sorte hull har virvlet rundt hverandre i hjertet av Markarian 501 i flere tiår. Cada One lanserer sin egen plasmastråle akselerert til hastigheter som nærmer seg lysets. I lang tid viste instrumenter og observatørers forventninger bare ett jetfly. Agora, med høyoppløselige data og grundig analyse, identifiserer vitenskapen de to. Esse Finning handler ikke bare om et spesifikt system. Ele åpner nye perspektiver for å forstå hvordan de mest massive sorte hullene vokser og hvordan galakser utvikler seg over kosmisk tid.