理論家はブラックホールのメガマージャーについて説明します

上記のビデオ– MITの天体物理学者Carl Rodriguezによる–は、球状星団の中心にある50個のブラックホールのダイナミクスのシミュレーションを示しています。 単一のブラックホールが最終的にバイナリブラックホールを形成する方法を示しており、2つのブラックホールは互いに周回しています。 過去数年間、ロドリゲスは球状星団内のブラックホールの振る舞いを調査してきました。 彼は、それらの相互作用が、宇宙の人口の少ない地域を占めるブラックホールと異なるのではないかと考えました。 彼は最近、天体物理学者の国際チームを率いており、その研究は、球状星団のブラックホールが複数回提携して融合する可能性があることを示唆しています。 合併により、単一の星から形成されるブラックホールよりも大きなブラックホールが生成されます。

この研究は、2018年4月10日に査読付き雑誌Physical Review Lettersに掲載されました(オンラインで表示)。 MITからの声明は説明しました:

彼らの新しい論文では、ロドリゲスと彼の同僚は、ノースウェスタン大学にあるクエストと呼ばれるスーパーコンピューターを使用して、200, 000から200万の星のサイズで、さまざまな密度をカバーする24の星団内の複雑で動的な相互作用をシミュレートしていると報告していますおよび金属組成。 シミュレーションは、他の星との相互作用、そして最終的にはブラックホールの形成と進化に続いて、120億年にわたるこれらのクラスター内の個々の星の進化をモデル化します。 シミュレーションは、ブラックホールが形成された後の軌跡もモデル化します。

ロドリゲスは言った:

すばらしいのは、ブラックホールがこれらのクラスターの中で最も大きなオブジェクトであるため、中心に沈み、そこにバイナリを形成するのに十分な密度のブラックホールができることです。 バイナリブラックホールは、基本的にクラスター内でぶらぶらしている巨大なターゲットのようなものであり、他のブラックホールや星を投げると、これらのクレイジーな混encounterとした遭遇を経験します。

相対論的効果を持つバイナリブラックホール(オレンジ)と単一のブラックホール(青)の出会いを示すシミュレーション。 最終的に2つのブラックホールが重力波のバーストを放出して融合し、新しいブラックホール(赤)を作成します。 Northwestern Visualization / Carl Rodriguez / MITNewsによる画像。

密集した星団の中心に形成されたバイナリブラックホールを示すシミュレーションのスナップショット。 Northwestern Visualization / Carl Rodriguez / MITNewsによる画像。

球状星団は、天の川を含む銀河のハローを周回する対称的な星団–数十万から数百万の星です。 これらのクラスターには、銀河の最古の星が含まれていると考えられています。 ロドリゲスは言った:

これらのクラスターは、数百から数千のブラックホールで形成され、中心に急速に沈んだと考えられます。 これらの種類のクラスターは、本質的にブラックホールバイナリの工場であり、2つのブラックホールが結合してより大きなブラックホールを生成できるように、小さなスペースに非常に多くのブラックホールがぶら下がっています。 その後、その新しいブラックホールは別のコンパニオンを見つけて再びマージできます。

これらの科学者は、球状星団内でブラックホールが結合するプロセスを第2世代の結合と呼びました。

M13、8インチの望遠鏡を通して見た、北半球の空に見える最大かつ最も明るい球状星団。 KuriousGeorge / Wikimedia Commons経由の画像。

バイナリブラックホールの主題は、LIGOツイン検出器を持つ科学者が2016年初頭に重力波の最初の直接検出を発表して以来、天文学者にとって興味深いものでした。波はバイナリブラックホールから来ると考えられています。 MITの声明はこう述べています。

LIGOが、質量が約50太陽質量より大きいブラックホール成分を持つバイナリを検出した場合、グループの結果によると、物体が個々の星からではなく、高密度から生じた可能性が高い星団。

ロドリゲスが追加しました:

十分に長く待つと、LIGOはこれらの星団からしか来ないはずの何かを見ることになります。なぜなら、それは単一の星から得られるものよりも大きいからです。

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ここに、私たちの天の川銀河の中心を周回するおよそ200個の既知の球状星団のうちの119個があります。 私たちに最も近い球状星団は、地球から約7, 000光年のところにあります。 RASC経由の画像。

結論:宇宙物理学者の国際チームは、スーパーコンピューターを使用して、球状星団のブラックホールの挙動をモデル化しました。 彼らは、ブラックホールが複数回連携して結合し、単一の星から形成されるブラックホールよりも大きなブラックホールを生成することが予想されることを発見しました。

出典:高密度星団のポストニュートン力学:高度に偏心した、高度に回転する、繰り返されるバイナリブラックホールの合併