Astronomii au identificat dovezi directe ale a două găuri negre supermasive care orbitează una în jurul celeilalte în miezul galaxiei Markarian 501. Galaxia se află la aproximativ 480 de milioane de ani lumină de Terra. Descoperirea a venit dintr-o analiză detaliată a datelor radio culese pe parcursul a mai bine de un deceniu. Semnul principal este prezența unui al doilea jet de particule relativiste lângă jetul deja cunoscut. Echipa internațională a publicat rezultatele într-un studiu acceptat de revista Monthly Notices din Royal Astronomical Society.
Lucrarea a fost condusă de cercetători de la Instituto Max Planck, Radioastronomia, Alemanha. Eles a reprocesat 83 de seturi de observații efectuate cu Very Long Baseline Array. gigahertz. Frecvența Essa ne permite să rezolvăm structuri foarte apropiate de nucleul galactic. Comparația cu datele de la frecvențe inferioare, cum ar fi 15 gigaherți și 8 gigaherți, a consolidat concluziile.
Detalii despre observațiile radio
Datele arată două jeturi distincte care ies din același nucleu. Avionul principal, numit Jet 1, indică în direcția Terra și era deja cunoscut. Al doilea jet, numit Jet 2, apare pe partea opusă în unele imagini și apoi se curbează în sens invers acelor de ceasornic în jurul nucleului. Configurația Essa a fost observată în mod repetat de-a lungul celor doisprezece ani de monitorizare. Componentele Jet 2 își schimbă poziția pe scale de săptămâni și luni.
Într-o observație din 24 iunie 2022, structurile de la Jet 2 au format un arc parțial în jurul nucleului principal. Cercetătorii interpretează acest arc ca un inel parțial Einstein. Ele ar fi cauzat de lentila gravitațională a găurii negre primare care acționează asupra emisiei jetului din gaura neagră secundară. Rezoluția unghiulară a imaginilor atinge zecimi de milisecundă de arc. Essa Precizia a fost esențială pentru a separa structurile.
Perioada orbitală estimată pentru mișcarea lui Jet 2 în jurul nucleului este de aproximativ 141 de zile în cadrul de referință al galaxiei. Curba luminii a nucleului are o periodicitate apropiată de aproximativ 121 de zile. Há, de asemenea, o periodicitate pe termen lung de 7,4 ani, asociată cu precesiunea planului orbital al sistemului. Schimbarea sistematică între frecvențe diferite indică prezența a două obiecte masive distincte.
- Jet 2 apare pe partea laterală a contrajetului și se curbează în sens invers acelor de ceasornic înainte de a se alinia paralel cu Jet 1.
- În observațiile ulterioare, Jet 2 se îndreaptă spre sud și se amestecă în structurile principale cu jet.
- Sistemul complet arată o deplasare treptată în sensul acelor de ceasornic de-a lungul anilor.
- A existat o retragere temporară între 2016 și 2017, numită back flip.
- Precesiunea explică clătinarea planului orbital ca un vârf care se clătina în timp ce se învârte.
- Alternative precum instabilitatea Kelvin-Helmholtz nu reproduc deplasarea asimetrică între frecvențe.
- Modelul binar apare ca cea mai consistentă explicație pentru setul de date.
Caracteristicile Galaxy Markarian 501
Markarian 501 este un blazar, un subtip de nucleu galactic activ. Nesse tip de obiect, unul dintre jeturi îndreaptă aproape direct către Terra. Alinierea Esse amplifică emisia observată prin efecte relativiste ale Doppler. Galaxia emite puternic în raze radio, energii de raze X și gama TeV. Sua Proximitatea relativă facilitează observațiile de înaltă rezoluție pe scale parsec.
Începând cu anii 1980, astronomii au observat nealinieri în structura radio a galaxiei. Schimbările au avut loc între solzi mici, aproape de nucleu, și solzi mai mari, de kiloparsecs. Modelos Cele anterioare au propus jeturi elicoidale limitate în conuri înguste sau precesiune simplă. Nenhuma Explicația anterioară a explicat pe deplin schimbările bruște observate. Detectarea directă a două jeturi rezolvă o parte din aceste enigme care s-au acumulat de zeci de ani.
Gaura neagră primară are o masă estimată la sute de milioane de ori masa de Sol. Cea secundară produce Jet 2 și o orbitează pe prima la o distanță care variază între 251 și 542 de unități astronomice, în funcție de masa totală presupusă. Separarea Essa este echivalentă cu zeci de raze de Schwarzschild. Întreaga regiune a sistemului binar se încadrează într-un spațiu mai mic decât diametrul orbitei Plutão în jurul lui Sol.
Implicații pentru evoluția găurilor negre supermasive
Găurile negre supermasive cresc în principal prin fuziuni în timpul coliziunilor galaxiilor. Modelos Teoreticienii prezic că, după fuziunea galaxiilor, găurile negre centrale formează o pereche legată gravitațional. Eles încep să orbiteze unul pe altul. Detectarea la Markarian 501 oferă un caz direct de observare a acestei faze intermediare. Até Acum, dovezi similare s-au bazat în principal pe inferențe indirecte sau pe modelarea cinematică.
Sistemul poate emite unde gravitaționale cu o frecvență de aproximativ 8 ori 10 până la minus 8 herți. Frecvența Essa se încadrează în fereastra de detectare așteptată pentru matricele de sincronizare a pulsarilor. Square Kilometre Array, în construcție, poate contribui la căutările viitoare în acest regim de joasă frecvență. Mai dens Observações cu Very Long Baseline Array sau viitorul Black Hole Explorer ar putea rafina și mai mult geometria orbitală.
Cercetătorii au calculat timpul de coalescență al binarului. Dacă masele sunt comparabile, sistemul mai are miliarde de ani de trecut. Dacă raportul de masă este foarte mic, cum ar fi 0,001, timpul scade la sute de ani. Cel mai plauzibil model indică mase similare, ceea ce indică un binar de lungă durată, încă departe de fuziunea finală. Rapoartele Algumas menționează posibilitatea coalescenței în aproximativ 100 de ani, dar autorii studiului rămân precauți cu privire la această estimare.
Analiza alternativelor și rigoare metodologică
Echipa a examinat explicații alternative pentru date. Instabilidades din Kelvin-Helmholtz poate produce structuri elicoidale în jeturi. Choques au fost luate în considerare și încărcarea în masă internă sau neuniformă. Nenhuma din aceste ipoteze explică deplasarea sistematică între frecvențe sau mișcarea orbitală repetitivă a Jet 2. Deplasarea nucleului prin autoabsorbția sincrotronului a fost exclusă deoarece are loc în direcția greșită.
Analiza a folosit modelare Gaussiană independentă pentru fiecare dintre cele 83 de epoci. Não Au fost impuse ipoteze anterioare. Metoda de profilare a probabilității a făcut posibilă cuantificarea incertitudinilor în parametri. Comparația cu date independente din alte programe, cum ar fi MOJAVE la 15 gigaherți, a întărit interpretarea. Essa Validarea încrucișată a crescut încrederea în rezultate.
Studiul subliniază că aceasta este prima detectare directă prin imagini a unui sistem cu dublu jet în miezul unui blazar. Trabalhos Cele anterioare au propus binare bazate pe periodicități sau variații indirecte. Descoperirea aici constă în observarea simultană a două jeturi care coexistă în aceleași imagini.
Context istoric și perspective de viitor
Markarian 501 a fost monitorizat la mai multe lungimi de undă de zeci de ani. Sua Emisia de raze gamma de înaltă energie și structura radio sinuoasă au atras atenția. Periodicitatea de 7,4 ani în curba luminii radio este în concordanță cu variațiile observate la alte lungimi de undă. Isso adaugă coerență imaginii care iese la iveală.
Fenomenul de strălucire a membrelor raportat în observațiile anterioare poate fi un artefact cauzat de suprapunerea Jet 2 și Jet 1 în imagini de calitate inferioară. Quando Al doilea jet nu a fost recunoscut, structurile sale au fost confundate cu marginile jetului principal. Posibilitatea Essa deschide calea pentru recitirea fișierelor VLBI istorice pe alte nuclee active.
Observațiile viitoare cu cadență mai densă pot surprinde pasaje rapide de Jet 2 în configurații specifice. Black Hole Explorer, cu o rezoluție planificată de aproximativ 6 microarcosecunde, va avea ca țintă prioritară Markarian 501. Mesmo Fără a rezolva direct separarea orbitală, imaginile de înaltă fidelitate pot dezvălui detalii despre fluxul de materie care alimentează fiecare gaură neagră.
La o scară mai largă, cazul demonstrează că nucleele galactice active sunt medii complexe. Modelul simplu al unei singure găuri negre cu o pereche de jeturi perpendiculare pe discul de acreție este util, dar insuficient la rezoluție mare. Fusões Galactica sunt comune în univers. Prin urmare, binarele supermasive ale găurilor negre trebuie să existe în număr mare. Reanálises din colecțiile existente de date de interferometrie de bază lungă pot dezvălui alte cazuri similare.
Constatarea consolidează valoarea programelor de monitorizare pe termen lung. Redes de radiotelescoape precum Very Long Baseline Array, care funcționează ca un instrument de mărimea unui continent, sunt esențiale pentru aceste progrese. Analiza atentă a datelor acumulate de-a lungul anilor ne-a permis să discernem cele două fire distincte din structură care păreau a fi un singur jet.
Universul continuă să dezvăluie straturi suplimentare de complexitate. Dois găurile negre s-au învârtit una în jurul celeilalte în inima lui Markarian 501 de zeci de ani. Cada One lansează propriul jet de plasmă accelerat la viteze apropiate de cea a luminii. Multă vreme, instrumentele și așteptările observatorilor au arătat doar un singur jet. Agora, cu date de înaltă rezoluție și analiză meticuloasă, știința le identifică pe cele două. Esse Găsirea nu se referă doar la un anumit sistem. Ele deschide noi perspective pentru înțelegerea modului în care cresc cele mai masive găuri negre și cum evoluează galaxiile în timpul cosmic.