Obrzeża galaktyk dobrym miejscem do poszukiwania umierających gwiazd i czarnych dziur.

Cassiopeia A, najmłodsza pozostałość po supernowej w Drodze Mlecznej. Źródło: NASA/CXC/MIT/UMass Amherst/M.D. Stage et al.

Wnioski z badań przeprowadzonych przez naukowców z Rochester Institute of Technology potwierdzają, że obrzeża galaktyk spiralnych pełne są masywnych czarnych dziur. Te pomijane regiony przestrzeni to nowe cele obserwacji fal grawitacyjnych powstałych wskutek zderzeń masywnych obiektów, donoszą autorzy raportu.

W ramach badań odwrócono czas w kwestii czarnych dziur analizując ich widocznych prekursorów – supernowe z zapadającymi się jądrami. Powolny rozpad tych masywnych gwiazd  odpowiada za jasne sygnatury w widmie elektromagnetycznym, zanim ewolucja gwiazdy zakończy się na etapie czarnej dziury.

Wykorzystując dane zebrane w ramach Lick Observatory Supernova Search – przeglądu pobliskich galaktyk, badacze porównali częstotliwość eksplozji supernowych w zewnętrznych galaktykach spiralnych  z tymi, które obserwujemy w galaktykach karłowatych/satelitarnych. Okazało się, że na typowych obrzeżach galaktyk spiralnych dochodzi do mniej więcej tej samej liczby eksplozji co w typowych galaktykach karłowatych – średnio dwie supernowe z kolapsem jądra na tysiąc lat.

Artykuł opisujący badania pojawi się w nadchodzącym wydaniu periodyku Astrophysical Journal Letters.

Niewielka ilość pierwiastków cięższych od wodoru i helu w galaktykach karłowatych/satelitarnych tworzy sprzyjające warunki do powstawania masywnych czarnych dziur i łączenia się ich w układy podwójne. Podobne środowisko istniejące w zewnętrznych dyskach galaktyk spiralnych także może być dobrym miejscem do poszukiwania masywnych czarnych dziur – mówi Sukanya Chakrabarti, główny autor opracowania i adiunkt na RIT.

“Jeżeli te supernowe z kolapsem jądra są źródłem układów podwójnych czarnych dziur wykrytych prze LIGO, to właśnie udało nam się znaleźć wiarygodną metodę identyfikowania galaktyk macierzystych sygnałów rejestrowanych przez LIGO” mówi Chakrabarti. “Ponieważ te czarne dziury mają elektromagnetyczne odpowiedniki na wcześniejszych etapach życia, możemy ustalić ich położenie na niebie i poszukiwać tam masywnych czarnych dziur”.

Wyniki najnowszych badań uzupełniają zeszłoroczne badania Chakrabartiego, w których wykazał, że zewnętrzne rejony galaktyk spiralnych mogą przyczynić się do zwiększenia liczby detekcji fal grawitacyjnych przez LIGO. To właśnie w tych rejonach gwiazdy powstają w tempie porównywalnym do tego w galaktykach karłowatych, a miejsca te ubogie są w cięższe pierwiastki tym samym sprzyjając powstawaniu masywnych czarnych dziur.

“Teraz wyraźnie widzimy, że to są dwa główne środowiska powstawania sygnałów rejestrowanych przez LIGO”.

Źródło: RIT