Il nuovo modello avvicina gli scienziati alla comprensione della varietà di segnali luminosi creati quando due buchi neri supermassicci (milioni e miliardi di volte più massicci del Sole) si muovono a spirale verso una collisione. Per la prima volta, le simulazioni al computer che coinvolgono gli effetti fisici della teoria della relatività generale di Einstein mostrano che il gas in tali sistemi risplenderà principalmente nella luce UV e ai raggi X.
Quasi ogni galassia con parametri della Via Lattea contiene un buco nero al centro. Le osservazioni mostrano che le fusioni galattiche si verificano frequentemente, ma finora nessuno è stato in grado di vedere il processo di collisione dei buchi neri giganti. Tuttavia, gli scienziati sono stati in grado di notare la fusione dei buchi neri di massa stellare (da tre a diverse decine di quelli solari) usando LIGO. Nel caso specifico, sono state create onde gravitazionali - increspature nello spazio e nel tempo, che si muovono alla velocità della luce.
Il gas brilla luminoso nelle simulazioni al computer di buchi neri supermassicci con 40 orbite dalla fusione. Tali modelli aiuteranno a identificare esempi reali di tali sistemi binari
Le fusioni per i buchi neri supermassicci saranno più difficili da determinare. Il fatto è che la Terra stessa è troppo rumorosa. Scuote dalle vibrazioni sismiche e dai cambiamenti gravitazionali causati dai disturbi atmosferici. Pertanto, i rilevatori devono essere nello spazio, come previsto con LISA negli anni '30. È importante notare che i sistemi binari supermassicci differiranno dai loro compagni più piccoli in un ambiente ricco di gas. Gli scienziati sospettano che un'esplosione di supernova che forma un buco nero colpisca anche la maggior parte del gas circostante. Il buco nero è così rapidamente assorbito dai resti che quando si uniscono, non rimane nulla per la "cena" e non si verifica alcun segnale luminoso.
Ma non dimentichiamo che la fusione dei buchi neri supermassicci avviene sullo sfondo di una fusione galattica, il che significa che c'è una scorta da nuvole di gas e polvere, stelle e pianeti. Molto probabilmente, la collisione galattica spinge una grande parte di questo materiale più vicino ai buchi neri che continuano ad alimentare. Man mano che si avvicinano, le forze magnetiche e gravitazionali riscaldano il gas rimanente e gli astronomi possono bloccare i segnali.
La nuova simulazione mostra le tre orbite di una coppia di buchi neri supermassicci in 40 orbite dalla fusione. Si può vedere che in questa fase del processo, la luce viene emessa solo in luce UV utilizzando alcuni raggi X ad alta energia.
Questa visione a 360 gradi ci manda al centro di due buchi neri supermassicci ruotanti a una distanza di 30 milioni di km l'uno dall'altro con un periodo orbitale di 46 minuti. Puoi vedere come i buchi neri distorcono lo sfondo delle stelle e catturano la luce. Una caratteristica distintiva è l'anello fotonico. L'intero sistema avrà 1 milione di masse solari Tre zone di gas che emettono luce si riscaldano quando i buchi neri si fondono. Questo forma un grande anello attorno al sistema, così come due anelli più piccoli attorno a ciascuno. Tutti questi oggetti emettono principalmente raggi UV. Quando il gas scorre in un mini-disco ad alta velocità, la luce UV del disco contatta ogni corona di buco nero (una regione di particelle subatomiche ad alta energia sopra e sotto il disco). Quando il tasso di accrescimento è inferiore, la luce UV si appanna in relazione ai raggi X.
Sulla base di simulazioni, gli scienziati si aspettano che i raggi X creati da "quasi fusione" siano più luminosi rispetto ai singoli buchi neri supermassicci. Per la simulazione, il supercomputer Blue Waters è stato utilizzato per 46 giorni su 9600 core di elaborazione. La simulazione originale stima la temperatura del gas. Il team progetta di perfezionare il codice per simulare come cambiano i parametri del sistema, come temperatura, distanza, massa totale e velocità di accrescimento. Gli scienziati sono interessati a capire cosa succede al gas che viaggia tra due buchi neri.
