Tim iz Oksforda i Max Planck instituta pokazao je da binarne supermasivne crne rupe mogu gravitaciono pojačavati svetlost pozadinskih zvezda stvarajući ponavljajuće bljeskove. Kaustična kriva koju formira binarni sistem rotira i preseca oblast zvezda, pa će one koje se nađu na njenom putu periodično bljeskati na skali od nekoliko godina. Analiza tih signala može otkriti mase i evoluciju orbita, a Rubin, Roman i budući LISA detektor mogli bi zajedno omogućiti multimessenger istraživanja ovih sistema.
Kako dvoje Supermasivnih Crnih Rupa Mogu 'Treperiti' Zvezde i Otkriti Se Pre Spajanja
An artist's impression of gravitationally lensed starlight (orange) by a supermassive black hole binary. In blue is gravitationally lensed light that forms a circle. | Credit: Max Planck Institute
Rotirajući par supermasivnih crnih rupa koji se približava spajanju može postati vidljiv ne direktno, već tako što gravitaciono soči svetlost zvezda koje se nalaze iza njega. Tim istraživača iz Oksforda i Max Planck instituta prikazao je kako binarni sistem stvara pokretnu zonu pojačanja — tzv. kaustičnu krivu — koja može proizvesti ponavljajuće, veoma jake bljeskove pozadinskih zvezda.
Kako to funkcioniše
Gravitaciono sočivo je efekat u kojem masivni objekt krivi prostor-vreme i menja putanju svetlosti. Kod jedne crne rupe, da bi došlo do vidljivog pojačanja, zvezda u pozadini mora gotovo savršeno da se poravna. Kod binarne supermasivne crne rupe, dve crne rupe deluju kao par rotirajućih sočiva i formiraju složeniju zonu visokog pojačanja — dijamantskog oblika, nazvanu kaustična kriva. Kako se binarni sistem okreće, ta kriva rotira i 'preseca' veliki volumen zvezda u pozadini.
Zvezda koja se nađe na putanji kaustične krive može privremeno postati izuzetno sjajna: njeno svetlo biva pojačano i mi je vidimo kao bljesak koji se ponavlja na vremenskim skalama reda nekoliko godina, što odgovara orbitalnom periodu para. Van tih bljeskova ta zvezda često neće biti vidljiva zbog velikih udaljenosti domaćinskih galaksija.
Šta možemo saznati iz ovih bljeskova
Kako se orbite crnih rupa postepeno skraćuju usled emitovanja gravitacionih talasa, promenjuju se brzina i oblik kaustične krive. To dovodi do dugoročnih promena u frekvenciji i maksimalnoj jačini bljeskova. Analizom ponavljajućih signala moguće je izvesti zaključke o masama članova para i njihovoj orbitalnoj evoluciji — iako su neke modulacije vidljive samo tokom hiljada do miliona godina, statističko praćenje mnogih sistema pruža uvid u čitav životni ciklus binarnih supermasivnih crnih rupa.
Posmatanja i buduće misije
Predstojeće velike optičke pretrage neba, kao što su Vera C. Rubin Observatory i svemirski teleskop Nancy Grace Roman, trebalo bi da budu dovoljno osetljive da detektuju mnoge takve sočivne događaje u udaljenim galaksijama. Uparivanje tih elektromagnetnih detekcija sa budućim svemirskim detektorom gravitacionih talasa LISA (i sličnim predlozima poput kineskog TianQin) omogućilo bi pravu multimessenger studiju sistema koji se spirališu ka spajanju — prvo kroz svetlost, a kasnije kroz gravitacione talase.
„Mogućnost da identifikujemo binarne supermasivne crne rupe godinama pre nego što svemirski detektori gravitacionih talasa postanu operativni izuzetno je uzbudljiva“, rekao je Bence Kocsis (Univerzitet u Oksfordu).
Rad koji opisuje ova otkrića objavljen je 12. februara u časopisu Physical Review Letters.
Pomozite nam da budemo bolji.
