सुपरमैसिव ब्लैक होल विलीन क्यों नहीं हो सकते? (या वे कर सकते हैं?)

Question

CNet लेख खगोलविदों को एक मृत्यु के सर्पिल लिंक में दो सुपरमैसिव ब्लैक होल की खोज करता है जो डिस्क ऑफ़ एवरी के नज़दीक बाइनरी क्वासर में दिल के ~ ~ 0.2 मर्जिंग गैलेक्सी और लो-फ़्रीक्वेंसी ग्रैविएशनल वेव्स के लिए इसके प्रभाव ( और ArXiv में उपलब्ध है ) और कहते हैं:

सुपरमैसिव ब्लैक होल आमतौर पर आकाशगंगाओं के केंद्र में पाए जाते हैं, जिनमें हमारे अपने भी शामिल हैं, और एक आकाशगंगा विलय के दौरान, वे अंत में विलय होने तक, एक पास-अंतहीन वाल्ट्ज में एक दूसरे के आसपास घूमते हुए, मौत का नृत्य शुरू करते हैं। हालांकि, शोधकर्ता वर्तमान में स्पष्ट नहीं हैं कि ब्लैक होल को विलीन होने में कितना समय लगता है - या वास्तव में, यदि वे बिल्कुल विलीन हो जाते हैं।

प्रिंसटन और अध्ययन के सह-लेखक ज्योतिष विज्ञान के प्रोफेसर जेनी ग्रीन ने कहा, "खगोल विज्ञान के लिए यह एक बड़ी शर्मिंदगी है कि हमें यह पता नहीं है कि सुपरमैसिव ब्लैक होल का विलय होता है या नहीं।" "ब्लैक होल भौतिकी में सभी के लिए, अवलोकन से यह एक लंबे समय तक चलने वाली पहेली है जिसे हमें हल करने की आवश्यकता है।"

इस पहेली को "अंतिम-पार्स समस्या" कहा जाता है। कुछ खगोलविदों का मानना ​​है कि एक बार दो सुपरमैसिव ब्लैक होल एक साथ काफी करीब हो जाते हैं, जिससे उनकी दूरी 1 पारसेक (3.2 प्रकाश वर्ष) कम हो जाती है, वे अनंत काल तक नृत्य कर सकते हैं।

प्रश्न: यदि यह पता चला है कि सुपरमैसिव ब्लैक होल विलय नहीं कर सकते हैं, या ऐसा करने में कठिन समय है, तो इसके क्या कारण हो सकते हैं?

Answer 1

मुख्य समस्या कोणीय गति है। दो गुरुत्वीय रूप से बंधी हुई वस्तुओं (चाहे ब्लैक होल, सुपरमैसिव ब्लैक होल, ग्रह, तारे इत्यादि) को विलय करने के लिए, उन्हें अपने कक्षीय पृथक्करण के लिए पर्याप्त कोणीय गति बहानी चाहिए ताकि वे पर्याप्त छोटे हो सकें। औसत कक्षीय पृथक्करण (अर्ध-प्रमुख अक्ष) पूरी तरह से कक्षा की कोणीय गति (कम से कम शास्त्रीय यांत्रिकी में निर्धारित होता है; मुझे नहीं पता कि क्या संबंधपरक स्थितियों के लिए सच है जैसे ब्लैक होल को विलय करने पर वे एक साथ पास हो जाते हैं)। कोणीय गति को हटाने के लिए अन्य वस्तुओं के साथ बातचीत की आवश्यकता होती है।

जब दो आकाशगंगाएँ विलीन होती हैं, तो उनके सुपरमैसिव ब्लैक होल दोनों में कोणीय गति प्राप्त करते हैं। "डायनेमिक घर्षण" के रूप में जानी जाने वाली घटना के माध्यम से, अन्य सितारों के साथ गुरुत्वाकर्षण बातचीत उनके कोणीय गति के बहुत से ब्लैक होल को तब तक चूसती है, जब तक कि उन्हें कुछ पार्स या एक दूसरे के भीतर नहीं लाया जाता है। इस बिंदु पर, ब्लैक होल ने उन सभी तारों को बाहर निकाल दिया है जो इस क्षेत्र में थे और उनके कोणीय गति को रोकने के लिए गतिशील घर्षण के लिए कुछ भी नहीं है (संभवतः)। एक बार जब ब्लैक होल पर्याप्त रूप से बंद हो जाते हैं (मुझे अपने सिर के ऊपर से पता नहीं है कि कितना करीब है), गुरुत्वाकर्षण तरंगों का उत्सर्जन उनकी शेष कोणीय गति की परिक्रमा जोड़ी को काट देगा और एक विलय अपरिहार्य हो जाता है।

तो आपके प्रश्न का उत्तर देने के लिए, सुपरमैसिव ब्लैक होल्स के विलय में असमर्थ होने का कारण यह है कि वे कोणीय गति को दूर करने के लिए आकाशगंगा के केंद्र में किसी भी शेष पदार्थ (तारे, गैस, आदि) के लिए एक साथ बहुत करीब हैं। परिक्रमा जोड़ी, पहले से ही सामग्री को हटा दिया है, लेकिन किसी भी समय जल्द ही (एक खगोलीय अर्थ में) विलय करने के लिए तेजी से कोणीय गति को दूर करने के लिए गुरुत्वाकर्षण तरंगों के उत्सर्जन के लिए पर्याप्त करीब नहीं हैं।

Comments

यह एक महान जवाब है! मैंने इससे कई अलग चीजें सीखीं, अच्छा।

— उहोह

जब BH के बीच का अलगाव बड़ा होता है तो न्यूटनियन सन्निकटन का उपयोग करना सुरक्षित होता है। सापेक्षतावादी प्रभाव को अनदेखा करने के लिए जहां बड़े पैमाने पर प्रभाव का एक मोटा विचार प्राप्त करने के लिए, श्वार्ज़स्चिल्ड समय परिश्रम अनुपात का उपयोग करें$\sqrt{1-r_s/r}$, कहाँ पे $r_s$ श्वार्स्चिल्ड त्रिज्या है, और $r$की दूरी है।

— PM 2Ring

थोड़ा पांडित्यपूर्ण होने के लिए, काम पर दो प्रक्रियाएं होती हैं। 1. डायनामिक घर्षण, जो कि सितारों की सामान्य आबादी (और डार्क मैटर) के साथ व्यक्तिगत बीएचएस की समीपता है, जो उनके आसपास के क्षेत्र में है, और जो नीचे के पैमानों पर प्रभावी है। कुछ सौ पारसेक ...

— पीटर एरविन

... और 2. द्विआधारी बीएच और व्यक्तिगत सितारों के बीच गुरुत्वाकर्षण तीन-शरीर की बातचीत, जो कि आप कैसे आंतरिक क्षेत्रों से "फ्लुंग आउट" सितारे प्राप्त करते हैं। यह कुछ सौ पीसी से कम के BH विभाजनों के लिए हावी है; यदि बाइनरी के साथ बातचीत करने के लिए बहुत केंद्र में पर्याप्त तारे नहीं हैं, तो यह एक परसेक या उससे छोटी कक्षा को छोटा करने में सक्षम नहीं हो सकता है - "अंतिम पारसेक" समस्या।

— पीटर एर्विन

मुझे लगता है कि पुल बनाने वाले छोटे ब्लैक होल की एक अच्छी तरह से लक्षित श्रृंखला के साथ उन्हें विलय करने की कोशिश की जा रही है।

— जोशुआ