საარქივო ტელესკოპის მონაცემების გამოყენება ტყუპები ჩრდილოეთიასტრონომებმა გაზომეს სუპერმასიური შავი ხვრელის ყველაზე მძიმე წყვილი, რაც კი ოდესმე იპოვეს. ორი სუპერმასიური შავი ხვრელის შერწყმა არის ფენომენი, რომელიც დიდი ხანია იყო ნაწინასწარმეტყველები, მაგრამ არასოდეს დაფიქსირებულა. ეს მასიური წყვილი იძლევა მინიშნებებს იმის შესახებ, თუ რატომ ჩანს ასეთი მოვლენა სამყაროში ნაკლებად სავარაუდო.
თითქმის ყველა მასიური გალაქტიკა შეიცავს სუპერმასიური შავი ხვრელის ცენტრში. როდესაც ორი გალაქტიკა ერწყმის, მათ შავ ხვრელებს შეუძლიათ შექმნან ორობითი წყვილი, ანუ იყვნენ ერთმანეთთან შეკრულ ორბიტაზე. ვარაუდობენ, რომ ეს ორობითი წყვილები დროთა განმავლობაში შერწყმულია, მაგრამ ეს არასოდეს დაფიქსირებულა. საკითხი იმის შესახებ, შესაძლებელია თუ არა ასეთი მოვლენა, ათწლეულების მანძილზე ასტრონომთა შორის კამათის თემა იყო.
ასტრონომებმა გამოიყენეს ჰავაიზე Gemini North ტელესკოპის მონაცემები, რომელიც წარმოადგენს Gemini საერთაშორისო ობსერვატორიის ნახევარს, რომელსაც მართავს ფიზიკის ეროვნული ინსტიტუტის NOIRLab, ელიფსურ გალაქტიკაში B2 0402+379 მდებარე სუპერმასიური ორობითი შავი ხვრელის გასაანალიზებლად. ეს არის ერთადერთი სუპერმასიური ორობითი შავი ხვრელი, რომელიც საკმარისად დეტალურად იქნა ნანახი ორივე ობიექტის ცალ-ცალკე დასანახად და ის რეკორდს ფლობს უმოკლეს მანძილის პირდაპირ გაზომვაში, სულ რაღაც 24 სინათლის წლით. მიუხედავად იმისა, რომ ასეთი ახლო მანძილი ძლიერი შერწყმის საწინდარია, შემდგომმა გამოძიებამ აჩვენა, რომ წყვილი ამ მანძილზე იყო გაჩერებული სამ მილიარდ წელზე მეტი ხნის განმავლობაში, რაც ბადებს კითხვას: რა არის შეფერხების მიზეზი?
ამ სისტემის დინამიკისა და მისი შეჩერებული შერწყმის უკეთ გასაგებად, ჯგუფმა მიმართა საარქივო მონაცემებს Gemini North Multi-Object Spectrograph-იდან (GMOS), რომელიც მათ საშუალებას აძლევდა დაედგინათ ვარსკვლავების სიჩქარე შავი ხვრელების სიახლოვეს.
„GMOS-ის გასაოცარმა მგრძნობელობამ მოგვცა საშუალება შეგვენახა ვარსკვლავების სიჩქარის ზრდა, როდესაც ისინი უახლოვდებიან გალაქტიკის ცენტრს“, - თქვა როჯერ რომანმა, სტენფორდის უნივერსიტეტის ფიზიკის პროფესორმა და ნაშრომის თანაავტორმა. „ამის წყალობით ჩვენ შევძელით დასკვნის გაკეთება შავი ხვრელების მთლიანი მასის შესახებ.
ჯგუფის შეფასებით, ორობითი შავი ხვრელის მასა 28 მილიარდჯერ აღემატება მზის მასას, რაც ამ წყვილს ყველაზე მძიმე ორობით შავ ხვრელად აქცევს, რაც კი ოდესმე გაზომილია. ეს გაზომვა არა მხოლოდ უზრუნველყოფს ორობითი სისტემის ფორმირებისა და მისი მასპინძელი გალაქტიკის ისტორიის მნიშვნელოვან კონტექსტს, არამედ ადასტურებს დიდი ხნის თეორიას, რომ სუპერმასიური ორობითი შავი ხვრელის მასა მნიშვნელოვან როლს თამაშობს პოტენციური შერწყმის შეკავებაში.
„ჯემინის საერთაშორისო ობსერვატორიის მონაცემთა არქივი შეიცავს გამოუყენებელი სამეცნიერო აღმოჩენების ოქროს მაღაროს“, თქვა მარტინ სტილმა, ჯმინის საერთაშორისო ობსერვატორიის NSF პროგრამის დირექტორმა. „ამ სუპერმასიური ორობითი შავი ხვრელის მასის გაზომვა ნათელი მაგალითია ახალი კვლევის პოტენციური ზემოქმედებისა, რომელიც შეისწავლის ამ მდიდარ არქივს“.
იმის გაგება, თუ როგორ წარმოიქმნება ეს ორობითი, შეიძლება დაგვეხმაროს იმის პროგნოზირებაში, შერწყმის თუ არა და როდის - რამდენიმე მინიშნება მიუთითებს, რომ წყვილი წარმოიქმნა მრავალი გალაქტიკის შერწყმის შედეგად. პირველი, B2 0402+379 არის „ნამარხი გროვა“, ანუ გალაქტიკათა მთელი გროვის ვარსკვლავებისა და გაზის შერწყმის შედეგი ერთ მასიურ გალაქტიკაში. გარდა ამისა, ორი სუპერმასიური შავი ხვრელის არსებობა, მათ დიდ კომბინირებულ მასასთან ერთად, ვარაუდობს, რომ ისინი წარმოიქმნება სხვადასხვა გალაქტიკის რამდენიმე პატარა შავი ხვრელის შერწყმის შედეგად.
გალაქტიკური შერწყმის შემდეგ სუპერმასიური შავი ხვრელები პირისპირ არ ეჯახებიან. ამის ნაცვლად, ისინი იწყებენ ფრენას ერთმანეთის მიღმა, დასახლდებიან შეზღუდულ ორბიტაზე. ყოველი გავლისას ენერგია შავი ხვრელების მიმდებარე ვარსკვლავებზე გადადის. ენერგიის დაკარგვით, წყვილი უფრო და უფრო უახლოვდება, სანამ ისინი სინათლის წლებით არ დაშორდებიან, სადაც გრავიტაციული გამოსხივება იკავებს და ისინი შერწყმულია. ეს პროცესი უშუალოდ დაფიქსირდა ვარსკვლავური მასის შავ ხვრელების წყვილებში - პირველი შემთხვევა 2015 წელს დაფიქსირდა გრავიტაციული ტალღების გამოვლენის წყალობით - მაგრამ არასოდეს ყოფილა შემჩნეული ორობითი სუპერმასიურ სისტემებში.
სისტემის უკიდურესად დიდი მასის შესახებ ახალი ცოდნით, გუნდმა დაასკვნა, რომ ვარსკვლავების უკიდურესად დიდი რაოდენობა დასჭირდებოდა ორობითი სისტემის ორბიტის შესანელებლად, რათა მათ ერთმანეთთან დაახლოვება. ამ პროცესში, როგორც ჩანს, შავმა ხვრელებმა თითქმის მთელი მატერია გამოიდევნეს მათ ირგვლივ, რის გამოც გალაქტიკური ბირთვი მოკლებულია ვარსკვლავებსა და გაზებს. წყვილის ორბიტის შემდგომი შესანელებელი მასალის გარეშე, მათი შერწყმა ბოლო ეტაპებზე შეჩერდა.
„გალაქტიკებს, რომლებსაც უფრო მსუბუქი შავი ხვრელის წყვილი აქვთ, ჩვეულებრივ, აქვთ საკმარისი ვარსკვლავები და მასა, რომ სწრაფად მიუახლოვდნენ“, - ამბობს რომანი. „რადგან ეს წყვილი ძალიან მძიმეა, მას სჭირდება ბევრი ვარსკვლავი და გაზი სამუშაოს შესასრულებლად. მაგრამ ბინარმა გაასუფთავა ცენტრალური გალაქტიკა ასეთი მატერიისგან, დატოვა იგი გაყინული და ხელმისაწვდომი ჩვენი კვლევისთვის“.
გადალახავენ თუ არა სტაგნაციას და საბოლოოდ გაერთიანდებიან მილიონობით წელიწადში, ან სამუდამოდ დარჩებიან ორბიტალურ გაურკვევლობაში, ჯერ გასარკვევია. მათი შერწყმის შემთხვევაში, გრავიტაციული ტალღები 100 მილიონჯერ უფრო ძლიერი იქნება, ვიდრე ვარსკვლავური მასის შავი ხვრელების შერწყმის შედეგად წარმოქმნილი ტალღები.
შესაძლებელია, რომ წყვილმა გადალახოს ეს საბოლოო მანძილი სხვა გალაქტიკური შერწყმის გზით, რომელიც დამატებით მასალას შეისუნთქავს სისტემაში, ან შესაძლოა მესამე შავ ხვრელში, რათა შეანელოს წყვილის ორბიტა საკმარისად შერწყმისთვის. თუმცა, B2 0402+379-ის, როგორც ნამარხი გროვის სტატუსის გათვალისწინებით, ახალი გალაქტიკების შერწყმა ნაკლებად სავარაუდოა.
„ჩვენ მოუთმენლად ველით B2 0402+379-ის ბირთვის შემდგომ კვლევებს, სადაც დავინახავთ, რამდენ გაზს შეიცავს იგი“, თქვა ტირტ სურტიმ, სტენფორდის კურსდამთავრებულმა და ნაშრომის მთავარმა ავტორმა. „ეს მოგვცემს უფრო მეტ წარმოდგენას იმის შესახებ, შეუძლიათ თუ არა სუპერმასიური შავი ხვრელების შერწყმა დროთა განმავლობაში, ან დარჩებიან თუ არა ისინი ბინარულ სისტემად.
ასევე წაიკითხეთ: