En internationell studie, ledd av forskare från Monash University, har avslöjat avgörande insikter om svarta håls dynamik inom massiva skivor i galaxernas centrum.
Publicerad i Monthly Notices of the Royal Astronomical Society , visar studien de invecklade processerna som styr när och var svarta hål saktar ner och interagerar med varandra, vilket kan leda till sammanslagningar.
Studiens resultat kastar ljus över gravitationsvågutsläppen (GW) till följd av sammanslagning av svarta hål, händelser som kan upptäckas av instrument som Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory (LIGO).
När två svarta hål kommer för nära stör de själva rumtiden och sänder ut gravitationsvågor innan de slutligen smälter samman till en.
Dr. Evgeni Grishin, en postdoktor från Monash University School of Physics and Astronomy som ledde studien, liknade fenomenet vid en trafikerad korsning utan fungerande trafikljus.
"Vi tittade på hur många och var vi skulle ha dessa livliga korsningar," sa Dr. Grishin.
Forskningen fokuserade på galaxernas centrum, där svarta hål kan smälta samman flera gånger på grund av den massiva gravitationskraften från det supermassiva svarta hålet i kärnan.
Dessutom bidrar närvaron av en massiv ansamlingsskiva av gas till ljusstyrkan hos dessa galaxer, vilket klassificerar dem som aktiva galaktiska kärnor (AGN).
Interaktionen mellan mindre svarta hål och den omgivande gasen får dem att migrera inuti skivan och samlas i områden som kallas migrationsfällor. Dessa fällor ökar sannolikheten för nära möten mellan svarta hål, vilket kan leda till sammanslagningar.
"Termiska effekter spelar en avgörande roll i denna process och påverkar migrationsfällornas placering och stabilitet," sa Dr. Grishin. "En implikation är att vi inte ser migrationsfällor som förekommer i aktiva galaxer med stor ljusstyrka."
Studiens resultat främjar vår förståelse av sammanslagningar av svarta hål och har även bredare implikationer för gravitationsvågastronomi, högenergiastrofysik, galaxevolution och AGN-feedback.
"Trots dessa betydande fynd är mycket om fysiken hos svarta hål och deras omgivande miljö okänd," sa Dr. Grishin. "Vi är stolta över resultaten, och vi är nu ett steg närmare att upptäcka var och hur svarta hål smälter samman i galaktiska kärnor.
"Framtiden för gravitationsvågastronomi och forskning om aktiva galaktiska kärnor är exceptionellt lovande."
Mer information: Evgeni Grishin et al, Effekten av termiska vridmoment på AGN-diskmigrationsfällor och gravitationsvågpopulationer, Månatliga meddelanden från Royal Astronomical Society (2024). DOI:10.1093/mnras/stae828
Journalinformation: Månatliga meddelanden från Royal Astronomical Society
Tillhandahålls av Monash University
