Den nya modellen ger forskare närmare förståelsen av de olika ljussignaler som skapas när två supermassiva svarta hål (miljoner och miljarder gånger mer massiva än solen) spiral fram mot en kollision. För första gången visar datasimuleringar som involverar de fysiska effekterna av Einsteins generella relativitetsteori att gas i sådana system kommer att lysa främst i UV- och röntgenljus.
Nästan alla galaxer med vägarna i Vintergatan innehåller ett svart hål i mitten. Observationer visar att galaktiska fusioner uppträder ofta, men hittills har ingen kunnat se kollisionsprocessen av gigantiska svarta hål. Men forskare kunde märka sammanslagning av stjärnmassa svarta hål (från tre till flera dussin sola) med hjälp av LIGO. I det specifika fallet skapades gravitationella vågor - krusningar i rymden och tiden, som rör sig med ljusets hastighet.
Gas lyser starkt i datorsimuleringar av supermassiva svarta hål med 40 banor från sammanslagning. Sådana modeller hjälper till att identifiera reella exempel på sådana binära system
Sammanslagningar för supermassiva svarta hål blir svårare att bestämma. Faktum är att jorden själv är för högljudd. Det skakar från seismiska vibrationer och gravitationsförändringar från atmosfärstörningar. Detektorerna måste därför vara i rymden, som planerat med LISA under 2030-talet. Det är viktigt att notera att supermassiva binära system skiljer sig från sina mindre följeslagare i en gasrik miljö. Forskare misstänker att en supernovaxplosion som bildar ett svart hål också blåser mest av den omgivande gasen. Det svarta hålet absorberas så snabbt av resterna att när du slår samman finns inget kvar för "middagen" och ingen ljussignal uppstår.
Men låt oss inte glömma att fusion av supermassiva svarta hål uppträder mot bakgrund av en galaktisk fusion, vilket innebär att det finns en eskort från moln av gas och damm, stjärnor och planeter. Mest sannolikt trycker den galaktiska kollisionen en stor del av detta material närmare de svarta hålen som fortsätter att matas. När de närmar sig magnetiska och gravitationskrafterna värmer den återstående gasen, och astronomer kan låsa in signaler.
Den nya simuleringen visar de tre banorna i ett par supermassiva svarta hål i 40 banor från fusionen. Det framgår att i detta skede av processen utsänds ljuset endast i UV-ljus med hjälp av vissa röntgenstrålar med hög energi.
Denna 360 graders vision skickar oss till mitten av två roterande supermassiva svarta hål på ett avstånd av 30 miljoner km från varandra med en omloppsperiod på 46 minuter. Du kan se hur svarta hål snedvrider stjärnans bakgrund och fånga ljuset. Ett särdrag är fotonringen. Hela systemet kommer att ha 1 miljon solvolymer Tre områden av ljusemitterande gas värmer upp när svarta hål smälter samman. Detta bildar en stor ring runt systemet, liksom två mindre ringar runt var och en. Alla dessa föremål avger huvudsakligen UV-strålar. När gas strömmar in i en mini-skiva med hög hastighet, kontaktar UV-ljuset på skivan varje svart hålkrona (en region med hög energi subatomiska partiklar ovanför och under skivan). När accretionshastigheten är lägre, smälter UV-ljuset i förhållande till röntgenstrålar.
Baserat på simuleringar förväntar forskare röntgenstrålar som skapas genom att "nästan sammanfoga" för att vara ljusare än i enkla supermassiva svarta hål. För simuleringen användes Blue Waters superdator i 46 dagar på 9600 datorkärnor. Den ursprungliga simuleringen uppskattar gastemperaturen. Teamet planerar att förfina koden för att simulera hur systemparametrar ändras, såsom temperatur, avstånd, total massa och accretionshastighet. Forskare är intresserade av att förstå vad som händer med gas som reser mellan två svarta hål.
