Οι περισσότεροι μεγάλοι γαλαξίες φιλοξενούν κεντρικές υπερμεγέθεις μαύρες τρύπες με μάζες ισοδύναμες με εκατομμύρια, ή ακόμα και δισεκατομμύρια, Ήλιους. Μερικά, όπως αυτό στο κέντρο του Γαλαξία μας, βρίσκονται ήσυχα. Άλλοι, γνωστοί ως κβάζαρ, τρώνε τόσο πολύ αέριο που ξεπερνούν τους γαλαξίες-ξενιστές τους και είναι ακόμη και ορατές σε όλο το Σύμπαν.
Αν και το λαμπρό φως τους ποικίλλει σε όλα τα μήκη κύματος, το κάνει τυχαία - δεν υπάρχει κανονικότητα στις κορυφές και τις βυθίσεις της φωτεινότητας. Τώρα ο Matthew Graham από το Caltech και οι συνάδελφοί του βρήκαν μια εξαίρεση στον κανόνα.
Το Quasar PG 1302-102 δείχνει μια ασυνήθιστη επαναλαμβανόμενη φωτεινή υπογραφή που μοιάζει με ημιτονοειδή καμπύλη. Οι αστρονόμοι πιστεύουν ότι κρύβονται πίσω από το φως δύο υπερμεγέθεις μαύρες τρύπες στις τελικές φάσεις μιας συγχώνευσης - κάτι που θεωρητικά είχε προβλεφθεί αλλά δεν είχε ξαναδεί. Εάν ισχύει η θεωρία, οι αστρονόμοι μπορεί να είναι σε θέση να δουν δύο μαύρες τρύπες καθ' οδόν προς μια σύγκρουση απίστευτης κλίμακας.
Η καμπύλη φωτός συνδυάζει δεδομένα από δύο τηλεσκόπια CRTS (CSS και MLS) με ιστορικά δεδομένα από τις έρευνες LINEAR και ASAS. Πίστωση εικόνας: Graham et al.
Ο Γκράχαμ και οι συνεργάτες του ανακάλυψαν το ασυνήθιστο κβάζαρ από μια ιδιοτροπία. Είχαν στόχο να μελετήσουν τη μεταβλητότητα κβάζαρ χρησιμοποιώντας το Catalina μεταβατική έρευνα σε πραγματικό χρόνο (CRTS), το οποίο χρησιμοποιεί τρία επίγεια τηλεσκόπια για να παρακολουθεί περίπου 500 εκατομμύρια αντικείμενα σκορπισμένα στο 80 τοις εκατό του ουρανού, όταν εμφανίστηκαν περίπου 20 περιοδικές πηγές.
Από αυτά τα 20 περιοδικά κβάζαρ, το PG 1302-102 ήταν το πιο πολλά υποσχόμενο. Είχε ένα ισχυρό σήμα που φαινόταν να επαναλαμβάνεται κάθε πέντε περίπου χρόνια. Τι προκαλεί όμως το επαναλαμβανόμενο σήμα;
Οι μαύρες τρύπες που τροφοδοτούν τα κβάζαρ δεν εκπέμπουν φως. Αντίθετα, το φως προέρχεται από τον καυτό δίσκο προσαύξησης που τροφοδοτεί τη μαύρη τρύπα. Τα περιφερόμενα σύννεφα αερίου, τα οποία θερμαίνονται και ιονίζονται από τον δίσκο, συμβάλλουν επίσης με τη μορφή ορατών γραμμών εκπομπής.
«Όταν κοιτάζετε τις γραμμές εκπομπής σε ένα φάσμα από ένα αντικείμενο, αυτό που πραγματικά βλέπετε είναι πληροφορίες σχετικά με την ταχύτητα — αν κάτι κινείται προς το μέρος σας ή μακριά σας και πόσο γρήγορα. Είναι το φαινόμενο Doppler», είπε η συν-συγγραφέας της μελέτης Eilat Glikman από το Middlebury College στο Βερμόντ, σε μια δελτίο ειδήσεων. «Με τα κβάζαρ, έχετε συνήθως μία γραμμή εκπομπής και αυτή η γραμμή είναι μια συμμετρική καμπύλη. Αλλά με αυτό το κβάζαρ, ήταν απαραίτητο να προστεθεί μια δεύτερη γραμμή εκπομπής με ελαφρώς διαφορετική ταχύτητα από την πρώτη για να χωρέσει τα δεδομένα. Αυτό υποδηλώνει ότι κάτι άλλο, όπως μια δεύτερη μαύρη τρύπα, διαταράσσει αυτό το σύστημα».
Έτσι, ένα σφιχτό υπερμεγέθη δυαδικό σύστημα μαύρης τρύπας είναι η πιο πιθανή εξήγηση για αυτό το παράξενα περιοδικό κβάζαρ.
«Μέχρι τώρα, τα μόνα γνωστά παραδείγματα υπερμεγέθων μαύρων οπών στο δρόμο τους προς μια συγχώνευση έχουν χωριστεί κατά δεκάδες ή εκατοντάδες χιλιάδες έτη φωτός», δήλωσε ο συν-συγγραφέας της μελέτης Daniel Stern από το Εργαστήριο Αεριωθούμενης Προώθησης της NASA. «Σε τέτοιες τεράστιες αποστάσεις, θα χρειαστούν πολλά εκατομμύρια, ή ακόμα και δισεκατομμύρια, χρόνια για να συμβεί μια σύγκρουση και συγχώνευση. Αντίθετα, οι μαύρες τρύπες στο PG 1302-102 απέχουν, το πολύ, μερικά εκατοστά του έτους φωτός μεταξύ τους και θα μπορούσαν να συγχωνευθούν σε περίπου ένα εκατομμύριο χρόνια ή λιγότερο».
Αλλά οι αστρονόμοι παραμένουν αβέβαιοι για το ποιος φυσικός μηχανισμός είναι υπεύθυνος για το επαναλαμβανόμενο φωτεινό σήμα του κβάζαρ. Είναι πιθανό ότι ένα κβάζαρ διοχετεύει υλικό από τον δίσκο προσαύξησής του σε πίδακες, οι οποίοι περιστρέφονται σαν δέσμες από φάρο. Ή ίσως ένα τμήμα του ίδιου του δίσκου προσαύξησης είναι παχύτερο από το υπόλοιπο, με αποτέλεσμα το φως να μπλοκάρεται σε ορισμένα σημεία στην τροχιά του. Ή ίσως ο δίσκος προσαύξησης ρίχνει υλικό στη μαύρη τρύπα με κανονικό τρόπο, προκαλώντας περιοδικές εκρήξεις ενέργειας.
«Αν και υπάρχουν αρκετοί βιώσιμοι φυσικοί μηχανισμοί πίσω από την περιοδικότητα που βλέπουμε - είτε ο εκτοξευόμενος πίδακας, ο στρεβλός δίσκος προσαύξησης είτε η περιοδική απόρριψη - όλοι εξακολουθούν να προκαλούνται βασικά από ένα στενό δυαδικό σύστημα», είπε ο Graham.
Οι αστρονόμοι εξακολουθούν να μην έχουν καλή αντίληψη για το τι συμβαίνει στα τελευταία έτη φωτός μιας συγχώνευσης μαύρης τρύπας. Και φυσικά αυτές οι δύο μαύρες τρύπες δεν θα συγκρουστούν για χιλιάδες έως εκατομμύρια χρόνια. Ακόμη και το να παρακολουθούμε τη συντόμευση της περιόδου καθώς στρέφονται προς τα μέσα, θα νάνωνε τα ανθρώπινα χρονοδιαγράμματα. Αλλά η ανακάλυψη ενός συστήματος τόσο αργά στο παιχνίδι αποδεικνύεται πολλά υποσχόμενη για μελλοντική δουλειά.
ο Αποτελέσματα έχουν δημοσιευθεί στο Nature.