खगोलविदों ने पृथ्वी से एक अरब प्रकाश वर्ष दूर तीन टकराने वाली आकाशगंगाओं के केंद्र में तीन सुपरमैसिव ब्लैक होल (एसएमबीएच) देखे हैं। वह अकेला असामान्य है, लेकिन तीन ब्लैक होल भी एक्स-रे उत्सर्जन में चमक रहे हैं। यह इस बात का प्रमाण है कि तीनों भी सक्रिय गांगेय नाभिक (AGN) हैं, जो सामग्री को निगलते हैं और चमकते हैं।
यह खोज इस पर कुछ प्रकाश डाल सकती है ' अंतिम पारसेक समस्या , 'खगोल भौतिकी और ब्लैक होल विलय में एक लंबे समय से चली आ रही समस्या।
खगोलविदों ने स्लोअन डिजिटल स्काई सर्वे (एसडीएसएस), चंद्रा एक्स-रे वेधशाला, और वाइड-फील्ड इन्फ्रारेड सर्वे एक्सप्लोरर (डब्ल्यूआईएसई) सहित कई दूरबीनों के डेटा में तीन एसएमबीएच पाए। तीन ब्लैक होल लगभग एक में लिपटे हुए हैं। अकल्पनीय रूप से महाकाव्य घटना; तीन आकाशगंगाओं का विलय। समय के साथ सबसे बड़े ब्लैक होल कैसे बढ़ते हैं, ये ट्रिपल विलय एक महत्वपूर्ण भूमिका निभा सकते हैं।
'यह सुपरमैसिव ब्लैक होल को सक्रिय रूप से खिलाने की ऐसी ट्रिपल प्रणाली के लिए अभी तक का सबसे मजबूत सबूत है।'
रयान फ़िफ़ल, जॉर्ज मेसन विश्वविद्यालय, प्रमुख लेखक।
जिन खगोलविदों ने इसे पाया, वे ट्रिपल-आकाशगंगा विलय के केंद्र में तीन ब्लैक होल खोजने की उम्मीद नहीं कर रहे थे।
'हम उस समय केवल ब्लैक होल के जोड़े की तलाश कर रहे थे, और फिर भी, हमारी चयन तकनीक के माध्यम से, हम इस अद्भुत प्रणाली पर ठोकर खा गए,' वर्जीनिया के फेयरफैक्स में जॉर्ज मेसन विश्वविद्यालय के रयान फीफले ने एक नए पेपर के पहले लेखक ने कहा। द एस्ट्रोफिजिकल जर्नल इन परिणामों का वर्णन। 'यह सुपरमैसिव ब्लैक होल को सक्रिय रूप से खिलाने की ऐसी ट्रिपल प्रणाली के लिए अभी तक का सबसे मजबूत सबूत है।'
ट्रिपल ब्लैक होल सिस्टम को पहचानना मुश्किल है क्योंकि उनके पड़ोस में बहुत कुछ चल रहा है। वे गैस और धूल में डूबे हुए हैं जिससे इसे देखना चुनौतीपूर्ण हो जाता है। इस अध्ययन में, तीन छेदों को उजागर करने के लिए विद्युत चुम्बकीय स्पेक्ट्रम के विभिन्न हिस्सों में संचालित कई दूरबीनों को लिया। इसने कुछ नागरिक वैज्ञानिकों का काम भी लिया।
उन्हें न केवल पहचानना मुश्किल है, बल्कि दुर्लभ भी है। जॉर्ज मेसन की सह-लेखक शोबिता सत्यपाल ने भी कहा, 'दोहरे और ट्रिपल ब्लैक होल बहुत दुर्लभ हैं, लेकिन ऐसी प्रणालियां वास्तव में आकाशगंगा विलय का एक प्राकृतिक परिणाम हैं, जो हमें लगता है कि आकाशगंगाएं कैसे विकसित और विकसित होती हैं।'
मुख्य छवि एक अभिलेखीय हबल स्पेस टेलीस्कॉप छवि है। ऊपरी दाएं कोने में चंद्रा एक्स-रे वेधशाला डेटा से एक छवि है। निचली बाईं छवि एक कम रिज़ॉल्यूशन वाली स्लोअन डिजिटल स्काई सर्वे छवि है। छवि क्रेडिट: हबल/चंद्र/एसडीएसएस/पफीफले एट। अल।, 2019।
एसडीएसएस ने सबसे पहले इस ट्रिपल-विलय को दृश्य प्रकाश में देखा था, लेकिन यह केवल के माध्यम से था गैलेक्सी चिड़ियाघर , एक नागरिक विज्ञान परियोजना, जिसे आकाशगंगाओं के टकराने की एक प्रणाली के रूप में पहचाना गया था। तब WISE ने देखा कि सिस्टम इन्फ्रारेड में चमक रहा था, यह दर्शाता है कि यह आकाशगंगा विलय के एक चरण में था जब एक से अधिक ब्लैक होल को खिलाने की उम्मीद थी।
स्लोअन और WISE डेटा हालांकि केवल तांत्रिक सुराग थे, और खगोलविदों ने अधिक पुष्टि के लिए चंद्रा वेधशाला और बड़े दूरबीन टेलीस्कोप (LBT) की ओर रुख किया। चंद्रा के अवलोकन से पता चला कि प्रत्येक आकाशगंगा के केंद्र में उज्ज्वल एक्स-रे स्रोत थे। यही वह जगह है जहां वैज्ञानिक एसएमबीएच खोजने की उम्मीद करते हैं।
अधिक सबूत दिखा रहे हैं कि एसएमबीएच चंद्रा और नासा से आए थे परमाणु स्पेक्ट्रोस्कोपिक टेलीस्कोप ऐरे (नुस्टार) उपग्रह। उन्हें एक ब्लैक होल के पास बड़ी मात्रा में गैस और धूल के सबूत मिले। यह तब अपेक्षित है जब ब्लैक होल विलीन हो रहे हों। एसडीएसएस और एलबीटी के अन्य ऑप्टिकल लाइट डेटा ने वर्णक्रमीय साक्ष्य प्रदान किए जो कि तीन एसएमबीएच फीडिंग की विशेषता है।
चंद्रा एक्स-रे वेधशाला का कलाकार चित्रण। चंद्रा अब तक का सबसे संवेदनशील एक्स-रे टेलीस्कोप है, और इस खोज में एक बड़ी भूमिका निभाई है। श्रेय: NASA/CXC/NGST
'ऑप्टिकल स्पेक्ट्रा में आकाशगंगा के बारे में जानकारी का खजाना होता है,' कैलिफोर्निया विश्वविद्यालय, रिवरसाइड के सह-लेखक क्रिस्टीना मंज़ानो-किंग ने कहा। 'वे आमतौर पर सक्रिय रूप से सुपरमैसिव ब्लैक होल को सक्रिय रूप से पहचानने के लिए उपयोग किए जाते हैं और वे आकाशगंगाओं पर उनके प्रभाव को प्रतिबिंबित कर सकते हैं।'
इस काम के साथ, खगोलविदों की टीम ने इन ट्रिपल ब्लैक होल सिस्टम को और अधिक खोजने का एक तरीका विकसित किया है। 'इन प्रमुख वेधशालाओं के उपयोग के माध्यम से, हमने ट्रिपल सुपरमैसिव ब्लैक होल की पहचान करने के एक नए तरीके की पहचान की है। प्रत्येक टेलीस्कोप हमें इन प्रणालियों में क्या हो रहा है, इसके बारे में एक अलग सुराग देता है, 'पफीफले ने कहा। 'हम एक ही तकनीक का उपयोग करके और अधिक ट्रिपल खोजने के लिए अपने काम का विस्तार करने की उम्मीद करते हैं।'
उन्होंने अंतिम पारसेक समस्या पर भी कुछ प्रकाश डाला होगा।
अंतिम पारसेक समस्या
बाइनरी ब्लैक होल विलय की हमारी समझ के लिए अंतिम पारसेक समस्या केंद्रीय है। यह एक सैद्धांतिक समस्या है जो कहती है कि जब दो ब्लैक होल एक-दूसरे के पास आते हैं, तो उनकी अत्यधिक कक्षीय ऊर्जा उन्हें विलय करने से रोकती है। वे कुछ प्रकाश वर्षों के भीतर पहुंच सकते हैं, फिर विलय की प्रक्रिया रुक जाती है।
जब दो ब्लैक होल शुरू में एक दूसरे के पास आते हैं, तो उनके अतिपरवलयिक प्रक्षेप पथ उन्हें एक दूसरे के ठीक पीछे ले जाते हैं। समय के साथ, जैसे ही दो छेद अपने आसपास के सितारों के साथ बातचीत करते हैं, वे सितारों को गुरुत्वाकर्षण से गुलेल करते हैं, हर बार जब वे ऐसा करते हैं तो अपनी कुछ कक्षीय ऊर्जा को एक तारे में स्थानांतरित कर देते हैं। गुरुत्वाकर्षण तरंगों के उत्सर्जन से ब्लैक होल की ऊर्जा भी कम हो जाती है।
अंततः दो ब्लैक होल ने पर्याप्त कक्षीय ऊर्जा को धीमा कर दिया और एक-दूसरे से अधिक निकटता से संपर्क किया, और एक-दूसरे के कुछ ही पारसेक के भीतर आ गए। समस्या यह है कि जैसे-जैसे वे दूरी को बंद करते हैं, अधिक से अधिक पदार्थ उनके आसपास के क्षेत्र से स्लिंग-शॉटिंग के माध्यम से निकाले जाते हैं। इसका मतलब है कि ब्लैक होल के साथ बातचीत करने और अधिक कक्षीय ऊर्जा बहाने के लिए कोई और मामला नहीं है। उस समय, विलय की प्रक्रिया रुक जाती है। या चाहिए।
फिर भी खगोल भौतिकीविद जानते हैं कि ब्लैक होल विलीन हो जाते हैं क्योंकि उन्होंने शक्तिशाली गुरुत्वाकर्षण तरंगों को देखा है। असल में, LIGO (लेजर इंटरफेरोमेट्री ग्रेविटेशनल-वेव ऑब्जर्वेटरी) एक ब्लैक होल विलय की खोज कर रहा है एक सप्ताह में एक बार . वे अंत में एक दूसरे के साथ कैसे विलीन हो जाते हैं, इसे अंतिम पारसेक समस्या कहा जाता है।
इस अध्ययन के पीछे की टीम को लगता है कि उनके पास इसका जवाब हो सकता है। उन्हें लगता है कि एक तीसरा ब्लैक होल, जैसा कि उन्होंने इस प्रणाली में देखा है, दो छेदों को मर्ज करने के लिए आवश्यक बढ़ावा प्रदान कर सकता है। जैसे ही ट्रिनरी सिस्टम में ब्लैक होल की एक जोड़ी एक-दूसरे के करीब आती है, तीसरा होल उन्हें अंतिम पारसेक को बंद करने और विलय करने के लिए प्रभावित कर सकता है।
कंप्यूटर सिमुलेशन के अनुसार, टकराने वाली आकाशगंगाओं में सुपरमैसिव ब्लैक होल के लगभग 16% जोड़े ने विलय से पहले तीसरे सुपरमैसिव ब्लैक होल के साथ बातचीत की होगी। उन विलय से गुरुत्वाकर्षण तरंगें उत्पन्न होंगी, लेकिन समस्या यह है कि वे तरंगें LIGO या के लिए बहुत कम आवृत्ति वाली होंगी कन्या पता लगाने के लिए वेधशाला।
गुरुत्वाकर्षण तरंगों का स्पेक्ट्रम और उनका निरीक्षण करने वाले उपकरण। LISA एक स्पेस इंटरफेरोमीटर है और उन चीजों का पता लगा सकता है जो LIGO नहीं कर सकता। छवि क्रेडिट: ईएसए/नासा/लिसा
इनका पता लगाने के लिए, वैज्ञानिकों को भविष्य की वेधशालाओं जैसे LISA, ESA/NASA's पर निर्भर रहना पड़ सकता है लेजर इंटरफेरोमीटर स्पेस एंटीना . LISA LIGO या VIRGO की तुलना में कम आवृत्ति वाली गुरुत्वाकर्षण तरंगों का निरीक्षण करेगा और सुपर-मैसिव ब्लैक होल को मर्ज करने के लिए बेहतर तरीके से सुसज्जित है।
इन परिणामों को प्रस्तुत करने वाले पेपर का शीर्षक है ' मध्य-इन्फ्रारेड चयनित लेट स्टेज गैलेक्सी विलय में एक ट्रिपल एजीएन । '
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- प्रेस विज्ञप्ति: मिला: टक्कर के रास्ते पर तीन ब्लैक होल
- शोध पत्र: मध्य-इन्फ्रारेड चयनित लेट स्टेज गैलेक्सी विलय में एक ट्रिपल एजीएन
- विकिपीडिया: अंतिम पारसेक समस्या
- जोड़ें: लेजर इंटरफेरोमीटर स्पेस एंटीना