この奇抜なシミュレーションは、モンスターのブラックホールが衝突する前に光る様子を示しています

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新しいモデルは、超大質量ブラックホールの融合が不気味な衝突に螺旋を描いているときに不気味な紫外線とX線の光で輝くことを示唆しています。

NASAの声明によると、超巨大ブラックホールは太陽の質量の数百万または数十億倍であり、少なくとも私たちのいる天の川の大きさであるほぼすべての銀河に存在しています。科学者は銀河が一般的に結合することを知っています。これは、たとえば約40億年後に天の川とアンドロメダで起こります。

「私たちは宇宙の中心に超大質量ブラックホールを持つ銀河が常に結合していることを知っていますが、中心付近に2つの[ブラックホール]を持つ銀河のほんの一部しか見えません」メリーランド州のNASAゴダード宇宙飛行センターの天体物理学者スコットノーブル、声明で述べた。 [エスケープなし:ブラックホールに飛び込む(インフォグラフィック)]

科学者は以前にブラックホールの合併を目にしたことがありますが、声明によると、これらははるかに小さく、星の大きさに匹敵します。つまり、太陽の質量の3〜数十倍の大きさです。これらの恒星サイズのブラックホールの合併は、全米科学財団のレーザー干渉計重力波天文台(LIGO)を使用して検出されました。科学者は、これらの大規模な合併の後に生成された時空の波紋である重力波を検出することによってそれらを発見しました。

NASAの当局者は声明の中で、超大規模なブラックホールの合併は追跡がより困難になるだろうと述べた。それらはしばしばはるかに離れており、より弱い重力波信号を発しているからだ。その小さな信号を検出するには、私たち自身の惑星の地震波に邪魔されないように、検出器を空間に配置する必要があります。 2030年代に打ち上げが予定されている欧州宇宙機関のレーザー干渉計スペースアンテナ(LISA)がこれを実現する可能性のある将来のミッションです。

ただし、超大規模な合併を見つける方法は他にもあります。銀河が合体すると、ガス、塵、星、惑星のコレクションが一緒に運ばれます。衝突が発生すると、この物質の多くがブラックホールに向かって引き寄せられ、ブラックホールが物質を「食べ」始め、天文学者が見ることができるはずの放射線が生成されます(物質がブラックホールのイベントホライズンを横切る前)。

新しいシミュレーションでは、完全に融合してから約40軌道離れた超大質量ブラックホールの3軌道で何が起こるかを追跡しました。モデルは、この時点で、合併の際に望遠鏡で見えるいくつかのUV光と高エネルギーX線があることを示唆しています。

「ブラックホールが合流すると、発光ガスの3つの領域が光り、すべてが高温ガスの流れによって接続されます。システム全体を囲む大きなリングは、環状ディスクと呼ばれ、各ブラックホールの周りに2つの小さなリングがミニディスクと呼ばれます。」 NASAの当局者は言った。

「これらすべての物体は主にUV光を放出する」と当局は続けた。 「ガスが高速でミニディスクに流入すると、ディスクのUVライトが各ブラックホールのコロナ(ディスクの上下にある高エネルギーサブ原子粒子の領域)と相互作用します。この相互作用によりX線が生成されます。降着率は低く、紫外線はX線に比べて暗くなります。」

シミュレーションは、超大質量ブラックホール合体におけるX線が、孤立した超大質量ブラックホールで観察されるX線よりも明るく、より変動しやすいことを示唆しています。 (変更は、ブラックホールの軌道の周りのガスの速さと、マージするブラックホール自体の軌道に関係しています。)

シミュレーションは、イリノイ大学アーバナシャンペーンにある全米スーパーコンピューティングアプリケーションセンターのBlue Watersスーパーコンピューターで実行されました。声明によると、この特定のシミュレーションではガス温度を推定しましたが、今後のシミュレーションでは、温度、総質量、距離などのパラメーターを組み込んで、合併が放出する光への影響を確認します。

新しい研究は、昨日(10月2日)、The Astrophysical Journalに詳述されました。

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