Według nowych symulacji naukowców z Uniwersytetu Oksfordzkiego, dyski akrecyjne kwazarów, czyli takie składające się z wolnej materii, gazów i mniej masywnych obiektów, mogą być miejscem kolizji czarnych dziur o masach gwiazd.
Czarne dziury są jednymi z najbardziej zaskakujących i zdumiewających, lecz też niezbadanych obiektów we wszechświecie. Wiemy, że są ostatnim stopniem ewolucji niektórych gwiazd, nie tylko ciągu głównego, jednak pochodzenie ich supermasywnych wersji wciąż pozostaje nie w pełni poznane. Co natomiast wiemy o nich na pewno, to że znajdują się w centrach wszystkich galaktyk.
Symulacja kolizji czarnych dziur w dyskach akrecyjnych AGN Conana Rowana z Uniwersytetu Oksfordzkiego.
Ponadto, jeśli zgromadzą wokół siebie dostatecznie wiele gazu, tworzą orbitujące wokół nich dyski — dyski akrecyjne. Dzięki kolosalnej masie supermasywnych czarnych dziur prędkość gazu w ich dyskach jest ogromna, bliżej jądra już relatywistyczna. To powoduje wyjątkowo jasne świecenie — tak jasne, że niektóre z nich, zwane kwazarami (QSOs) są najjaśniejszymi obiektami we wszechświecie. Procesy takie zachodzą tylko wokół najmasywniejszych czarnych dziur — centra galaktyk wokół nich nazywamy aktywnymi — Aktywne Jądra Galaktyk (AGN). Co warto dodać, to że procesom tym towarzyszy emisja w wielu innych miejscach spektrum promieniowania elektromagnetycznego niż tylko widzialne — podczerwonym, rentgenowskim, gamma, ultrafioletowym, a w niektórych przypadkach, z dysków akrecyjnych można odebrać nawet sygnały fal radiowych.
Symulacje przeprowadzone przez ekipę astrofizyków z Oksfordu, w tym studenta Conana Rowana, autora symulacji, sugerują, że dyski akrecyjne aktywnych jąder galaktyk mogą być nie tylko miejscem zderzeń okrążających je mniej masywnych czarnych dziur, ale także miejscem powstawania takich podwójnych systemów.
Zderzenia takie wykrywa się za pomocą detekcji fal grawitacyjnych — według Rowana, mechanizm zderzeń czarnych dziur w dyskach akrecyjnych ich większych braci, może być wytłumaczeniem pewnych prawideł uchwyconych w trakcie pomiarów.
Skoro AGN są centrami galaktyk, w ich dyskach akrecyjnych krąży nie tylko wysoce zjonizowana materia, ale także mniejsze obiekty — takie jak czarne dziury. Jak widać na poniższym diagramie, zderzenia takich czarnych dziur są nieuniknione w przypadku orbitowania blisko supermasywnego jądra galaktyki.
Diagram, pokazujący mechanizm zderzania czarnych dziur w dyskach akrecyjnych AGN.
Tym samym naukowcy odkryli także inny mechanizm mający wpływ na ewolucję układów binarnych czarnych dziur — kierunek, w którym gwiazdowe czarne dziury krążą wokół tych supermasywnych. Kiedy mniejsze czarne dziury krążą samodzielnie w kierunku przeciwnym do rotacji jądra, mogą się zbliżyć do innych czarnych dziur, że wskutek osiągniętej ogromnej prędkości, rozpocznie się emisja fal grawitacyjnych. Ona z kolei zmniejsza ich pęd, spowalniając je, przez co ich prędkość staje się za mała, by dalej orbitowały wokół siebie, wskutek czego łączą się w jedną czarną dziurę nagle i bardzo gwałtownie.
Wyniki te potwierdzają, że takie zderzenia rzeczywiście mogą się zdarzyć, statystycznie częściej niż sądzono. Tym samym, ich efekty mogą stanowić większość rejestrowanych fal grawitacyjnych (Bence Kocsis, space.com).
