Đếm ngược thời gian còn lại. Các nhà khoa học phát hiện hai hố đen đang lao vào nhau

Trong ba năm tới, nhân loại sẽ chứng kiến vụ va chạm kinh hoàng của hai lỗ đen trong một thiên hà khác - các nhà khoa học của Trung Quốc và Canada mô phỏng quá trình hợp nhất của hai hố đen. Dự đoán đáng tin cậy như thế nào và hậu quả của sự kiện này là gì? Những chi tiết - trong tài liệu của Sputnik.

Cặp lỗ đen

Một trong những hiện tượng thú vị nhất mà các nhà thiên văn học nghiên cứu là sự hợp nhất của các thiên hà. Quá trình này kéo dài hàng tỷ năm và có tác động mạnh đến không gian vũ trụ. Các nhà khoa học quan sát các giai đoạn khác nhau của tương tác hấp dẫn này, bao gồm quá trình các lỗ đen khổng lồ ở trung tâm thiên hà có khối lượng lớn hơn mặt trời hàng chục và hàng trăm lần đang xích lại gần nhau.

Rất có thể trong tương lai gần các nhà khoa học sẽ ghi nhận quá trình hợp nhất hai lỗ đen siêu lớn - chúng còn được gọi là nhân thiên hà hoạt động. Sự kiện này sẽ xảy ra nếu các quá trình trong thiên hà SDSSJ1430 + 2303 diễn ra đúng như dự đoán của các chuyên gia từ một số tổ chức khoa học ở Trung Quốc và Canada.

Thoạt nhìn, đây là một thiên hà có hình dạng ellipsoid bình thường, có khối lượng kém hơn so với Dải Ngân hà của chúng ta. Nó được quan sát ở độ lệch đỏ 0,08105.

"Thiên hà này trong khoảng cách khá gần, và có nhân thiên hà hoạt động. Theo quan niệm hiện đại, ở trung tâm của mỗi thiên hà có một lỗ đen siêu lớn. Nếu một hố đen khác bị hút vào hố đen của thiên hà này và nếu có nhiều khí trong môi trường liên sao, thì vụ sáp nhập này sẽ giải phóng năng lượng rất lớn. Các tác giả của nghiên cứu đã theo dõi độ sáng của hố đen và nhận thấy một điều đặc biệt: độ sáng của hố đen này dao động theo những khoảng thời gian đều đặn. Trên thực tế, có thể đoán trước được về hai lỗ đen có khoảng cách gần nhau đang trên đà hợp nhất", - Alexey Moiseev, Tiến sĩ Khoa học Vật lý và Toán học, nhà nghiên cứu hàng đầu của Phòng thí nghiệm Quang phổ và Đo quang các Vật thể Ngoài Thiên hà của Đài quan sát vật lý thiên văn đặc biệt của Viện Hàn lâm Khoa học Nga (SAO RAS) cho biết.

Các thiên hà đang hoạt động như những thiên hà này được gọi là Thiên hà Seyfert để vinh danh nhà thiên văn học Karl Seyfert, người lần đầu tiên mô tả chúng cách đây gần 80 năm. Những vật thể này gần Trại đất hơn so với chuẩn tinh, hay quasar, vì vậy việc nghiên cứu chúng là thuận tiện hơn.

Mô phỏng vụ va chạm giữa hai hố đen

Xét theo dữ liệu Khảo sát Bầu trời Kỹ thuật số Sloan, độ sáng quang học của thiên hà SDSSJ1430 + 2303 đã thay đổi trong ba năm qua, với khoảng thời gian giữa các lần bùng phát ngày càng ngắn hơn. Điều này đã được xác nhận bởi các quan sát khảo sát cơ sở thoáng qua Zwicky từ đầu năm 2019 đến tháng 8 năm 2021. Sau đó, kính thiên văn quang học không thể quan sát vật thể này do nó ở gần Mặt trời, và các nhà khoa học bắt đầu sử dụng kính thiên văn tia X của Đài quan sát Swift. Trong phạm vi này, khoảng thời gian giữa các lần bùng phát cũng trở nên ngắn hơn. Nói chung, trong ba năm qua, tần suất đã giảm từ mười hai tháng xuống còn một tháng. Các tác giả của nghiên cứu cho biết, lần đầu tiên họ đã quan sát thấy hiện tượng như vậy trong các hạt nhân thiên hà đang hoạt động.

"Các nhà khoa học đã phân tích một chuỗi dài dữ liệu quan sát. Ttên thực tế, độ sáng khác nhau là một hiện tượng bình thường: do tốc độ vật chất đi vào hạt nhân. Điều quan trọng là độ sáng của hố đen ở trung tâm thiên hà không thay đổi theo chu kỳ. Đó là một chuỗi các tia sáng, và khoảng thời gian giữa các lần bùng phát giảm dần. Điều này phù hợp với giả thuyết về thời gian bao quanh hai lỗ đen quay đang giảm dần", - nhà vật lý thiên văn giải thích.

Các nhà khoa học cho rằng, một lỗ đen lớn và một lỗ đen thứ hai nhỏ hơn đang di chuyển theo quỹ đạo nghiêng rất dài. Dữ liệu thăm dò bầu trời kỹ thuật số Sloan từ năm 2005 chứng minh giả thuyết này. Nếu đúng như vậy, thì vật thể SDSSJ1430 + 2303 đã được hình thành trong quá trình hợp nhất các thiên hà đồng hành hơn một tỷ năm trước. Cặp lỗ đen gần trung tâm thiên hà là dấu vết duy nhất có thể quan sát được về sự kiện đó. Xét theo hoạt động của cặp lỗ đen trong những năm gần đây, một vụ va chạm không còn xa. Mô phỏng quá trình hợp nhất của hai hố đen cho thấy rằng, cuộc va chạm không thể tránh khỏi sẽ xảy ra sau 100-300 ngày, tối đa là sau 3 năm.

"Các ước tính khá táo bạo. Tôi nghĩ rằng, các nhà khoa học khác cũng sẽ quan sát vật thể này. Sự kiện đang cận kề, vì vậy điều quan trọng là phải có càng nhiều dữ liệu càng tốt. Bản thân tôi cũng quan tâm đến việc quan sát thiên văn ngay bây giờ, chúng tôi sẽ cố gắng để có được các quang phổ mới trên kính thiên văn sáu mét của SAO RAS. Chất lượng của chúng không tệ hơn so với dữ liệu được đưa ra trong bài báo từ kính thiên văn 2,5 mét", - chuyên gia Alexey Moiseev kết luận.

​​Vụ va chạm kinh hoàng

Vụ va chạm của hai lỗ đen siêu lớn trong SDSSJ1430 + 2303 sẽ phát ra sóng hấp dẫn cực mạnh tần số thấp. Sự tồn tại của sóng hấp dẫn như vậy đã được xác nhận vào năm 2015 với thiết bị đo laser LIGO, thu được tín hiệu từ sự hợp nhất của hai vật thể tương đối nhỏ - có khối lượng gấp hàng chục lần so với khối lượng mặt trời. Nhưng, độ nhạy của thiết bị đo laser LIGO không cho phép ghi nhận sự kiện được dự đoán (tất nhiên, nếu dự đoán là đúng).

Ăngten không gian giao thoa kế laser (LISA) có khả năng ghi nhận tín hiệu hấp dẫn từ thiên hà SDSSJ1430 + 2303, nhưng, theo kế hoạch, LISA sẽ được phóng không sớm hơn năm 2030. Những gì còn lại là Mảng định thời gian Pulsar quốc tế (IPTA), mà quá trình thu thập dữ liệu sẽ mất khoảng 5 năm.

Tuy nhiên, sự kiện thiên văn này sẽ được chú ý. Rốt cuộc, sự phát xạ mạnh của sóng điện từ trong phạm vi từ vô tuyến đến tia X có thể được ghi nhận trên nhiều thiết bị cả trên quỹ đạo và trên mặt đất, bao gồm các kính thiên văn nhỏ, chẳng hạn như trong mạng “Master” của Đại học MSU. Cũng có thể phát hiện ra luồng neutrino năng lượng cao trên các máy dò vật lý thiên văn lớn nhất Baikal-GVD trên hồ Baikal và Đài thiên văn IceCube ở Nam Cực.