何十年もの間、天文学者は超巨大ブラックホール（SMBH）が最も巨大な銀河の中心にあることを知っていました。数十万から数十億の太陽質量の範囲にあるこれらのブラックホールは、周囲の物質に強力な影響を及ぼし、活動銀河核（AGN）の原因であると考えられています。天文学者がそれらについて知っている限り、彼らはSMBHがどのように形成され進化するかを理解しようと努めてきました。
最近発表された2つの研究では、国際的な2つの研究チームが、遠方の銀河の中心で新たに発見された5つのブラックホールペアの発見について報告しています。この発見は、ブラックホールの融合が宇宙で最も強い重力波をどのように生み出すかは言うまでもなく、SMBHがどのように形成され成長するかについて天文学者が新しい光を当てるのに役立ちます。
最初の4つのデュアルブラックホールの候補は、ジョージメイソン大学の天体物理学教授であるショビタサティヤパルが率いる「高度な合併による埋没AGN：デュアルAGNファインダーとしての中赤外線カラー選択」というタイトルの研究で報告されました。この研究は、 天体物理ジャーナル そして最近オンラインで登場した。
5番目のデュアルブラックホール候補を報告した2番目の研究は、ビクトリア大学の天体物理学の教授であるサラエリソンが主導しました。それは最近出版されました 王立天文学会の月次通知 タイトル「8 kpcの分離によるデュアルアクティブ銀河核の発見」. これらの5つのブラックホールペアの発見は非常に偶然であり、ペアは非常にまれな発見です。
Shobita Satyapalがチャンドラの記者発表で説明したように：
「天文学者は、宇宙全体で単一の超大質量ブラックホールを見つけます。しかし、相互作用しているときに急速に成長すると予測していたにもかかわらず、デュアル超大質量ブラックホールの成長を見つけることは困難でした。“
ブラックホールのペアは、さまざまな地上ベースおよび宇宙ベースの機器からのデータを組み合わせることによって発見されました。これには、アリゾナ州のスローンデジタルスカイサーベイ（SDSS）と地上の大型双眼鏡望遠鏡（LBT）からの光学データと、広視野赤外線サーベイエクスプローラー（WISE）からの近赤外線データとNASAのチャンドラからのX線データが含まれますX線天文台。
彼らの研究のために、サティヤパル、エリソン、およびそれぞれのチームは、銀河の合併の結果であると考えられているデュアルAGNを検出しようとしました。彼らは、SDSSからの光学データを調べて、融合の過程にあると思われる銀河を特定することから始めました。次に全天WISE調査のデータを使用して、最も強力なAGNを表示した銀河を特定しました。
次に、ChandraのAdvanced CCD Imaging Spectrometer（ACIS）とLBTのデータを調べて、合併の進んだ段階にあると思われる7つの銀河を特定しました。エリソンが率いる研究はまた、新しいブラックホールペアの1つを特定するために、アパッチポイント天文台（MaNGA）の調査で近くの銀河のマッピングによって提供された光学データに依存していました。
結合されたデータから、7つの合体銀河のうち5つが10キロパーセク未満（30,000光年以上）離れたデュアルAGNをホストしていることがわかりました。これは、WISEから提供された赤外線データによって証明されました。これは、急速に成長している超大質量ブラックホールの予測と一致しています。
さらに、チャンドラのデータは、X線源の密接に分離されたペアを示しました。これは、物質がゆっくりと付加されるブラックホールとも一致しています。この赤外線とX線のデータは、超大質量ブラックホールが大量のダストとガスに埋もれていることも示唆しています。エリソンが示したように、これらの発見は、複数の波長のデータをソートすることからなる骨の折れる作業の結果でした：
「私たちの研究は、赤外線選択とX線追跡を組み合わせることは、これらのブラックホールペアを見つけるための非常に効果的な方法であることを示しています。 X線と赤外線は、これらのブラックホールのペアを取り巻くガスとダストのあいまいな雲を透過することができ、チャンドラの鮮明なビジョンがそれらを分離する必要があります。」
この研究の前には、X線研究に基づいて、10ペア未満の成長するブラックホールが確認されていましたが、これらはほとんど偶然でした。したがって、結合されたデータを使用して5つのブラックホールペアを検出したこの最新の研究は、幸運かつ重要なものでした。小さなブラックホールの合併から超大質量ブラックホールが形成されるという仮説を強化するほかに、これらの研究は重力波の研究にも深刻な影響を与えます。
「重力波観測の信号を予測するのを助けるために、一般的な超大質量ブラックホールペアがいかにであるかを理解することは重要です」とSatyapaは言いました。 「すでに実験が実施されており、将来の実験がオンラインになるので、これはブラックホールの融合を研究するエキサイティングな時期です。私たちは宇宙探査の新しい時代の初期段階にいます。」
2016年以降、レーザー干渉計重力波天文台（LIGO）やVIRGO天文台などの計器によって、合計4つの重力波が検出されています。ただし、これらの検出は、ブラックホールが8つから36の太陽質量の間で、ブラックホールがすべて小さく、質量が小さいブラックホールの合併の結果でした。
一方、超大質量ブラックホールははるかに大規模であり、互いに接近し続けるにつれて、はるかに大きな重力波のサインを生成する可能性があります。そして、数億年後、これらのペアが最終的に合体するとき、質量によって重力波に変換されることによって生成される結果として生じるエネルギーは信じられないほどになります。
現在、LIGOやVirgoのような検出器は、超大質量ブラックホールペアによって生成された重力波を検出できません。この研究は、重力波の時空への影響を測定するために高精度のミリ秒パルサーに依存している、重力波のための北米ナノヘルツ天文台（NANOGrav）のようなアレイによって行われています。
提案されたレーザー干渉計スペースアンテナ（LISA）は、最初の専用の宇宙ベースの重力波検出器となり、検索にも役立つと期待されています。その間、重力波の研究は、Advanced LIGOとAdvanced Virgoの間に存在するような共同作業からすでに多大な恩恵を受けています。
将来的には、科学者たちは重力波の研究を通じて超新星の内部を研究できるようになることも期待しています。これはブラックホール形成の背後にあるメカニズムについて多くを明らかにする可能性があります。これらすべての継続的な取り組みと将来の発展の間に、宇宙と宇宙内で働く最も強力な力のより多くを「聞く」ことが期待できます。
チャンドラX線天文台の厚意により、これらのブラックホールペアの2つが最終的にどのように統合されるかを示すこのアニメーションを必ずチェックしてください。
