Sammanslagningen av två svarta hål och dess effekt

 

Bild https://interestingengineering.com  En konstnärs illustration som visar två svarta hål som på väg att kollidera.

Gammastrålning är den kraftfullaste formen av strålning som förekommer i samband med radioaktivitet. Gammastrålning ingår i kosmisk strålning.

I november 2024 registrerade gravitationsvågsdetektorer den våldsamma sammanslagningen av två svarta hål miljarder ljusår bort. Vanligtvis är sådana händelser osynliga för teleskop och skapar endast svaga krusningar i rumtiden. Men den här gången hände något ovanligt. 

Svarta hål kan enklast beskrivas som stjärnor som gjort slut på sitt bränsle och kollapsar inåt. En större stjärna har kollapsat under sin egen tyngd och gravitationen hos detta nya objekt har blivit så stark att elektromagnetisk strålning (bland annat ljus) inte kan ta sig ifrån dess yta. Allmän relativitetsteori (liksom de flesta modeller om gravitation) säger inte bara att svarta hål kan finnas utan förutsäger att de kommer att bildas i naturen närhelst tillräckligt stor mängd materia packas i en viss region, genom ett skeende som kallas gravitationskollaps. 

I en ny studie  beskrivs (se nedan) att rymdteleskop bara sekunder efter att signalen anlände till jorden upptäckte utbrott av gammastrålar (GRB) från samma område därute i kosmos.

Sammanslagningen är känd som S241125n och visar att  kollisioner mellan svarta hål under sällsynta förhållanden kan lysa upp kosmos för en kort stund. Studiens resultat  utmanar den länge hållna uppfattningen att sammanslagningar av svarta hål sker i  vakuum miljöer där minimalt med material finns tillgängligt för att producera strålning. Händelsen dök först upp i data från LIGO–Virgo–KAGRA-nätverket av gravitationsvågsobservatorier. Dessa instrument upptäckte rumtidskrusningar som produceras när två svarta hål slås samman.

Signalen indikerade att händelsen inträffade cirka 4,2 miljarder ljusår bort från jorden vilket motsvarar en kosmisk rödförskjutning på cirka 0,73. 

Tillsammans vägde de två svarta hålen mer än 100 gånger solens massa, vilket placerar händelsen bland de mest massiva sammanslagningar av stjärnmassor som hittills upptäckts. De flesta tidigare observerade sammanslagningar involverar system med  några tiotals solmassor.

Strax efter att gravitationsvågorna nådde jorden dök något oväntat upp i rymdteleskopdata. Ungefär 11 sekunder efter sammanslagningssignalen upptäckte NASAs Swift-satellit ett kort gammautbrott, en intensiv men kort blixt av högenergistrålning, som kom från samma område på himlen.

Kort därefter identifierade Kinas Einstein Probe-satellit en potentiell röntgenefterglöd från samma region. För att förklara hur en sammansmältning av svarta hål kan generera ljus föreslår forskarna att händelsen inträffade i en särskilt energirik miljö i skivan av gas och damm som omger ett supermassivt svart hål i en aktiv galaxkärna (AGN).Hittills har binära svarta håls sammanslagningar endast kunnat upptäckas genom gravitationsvågor. Att se ljus från sådana händelser skulle ge värdefulla ledtrådar om miljöerna där dessa kollisioner äger rum.

Upptäckten kan  hjälpa forskare att förstå hur extremt massiva svarta hål med stjärnmassa bildas. Om sammanslagningar sker inne i aktiva galaxskivor kan upprepade kollisioner i sådana miljöer gradvis skapa allt större svarta hål.

För tillfället är dock bevisen tydliga snarare än definitiva. "Vår modell är prediktiv och vi betonar vikten av att ytterligare begränsa sammanslagningens banexcentricitet och genomföra djupfältsobservationer galaxen där det skedde för att testa vår förklaring," tillägger studieförfattarna Shu-Rui Zhang, Yu Wang, Ye-Fei Yuan, Hiromichi Tagawa, Yun-Feng Wei, Liang Li, Zheng-Yan Liu, Wen Zhao, and Rong-Gen Cai.

Studien publicerades i The Astrophysical Journal. 

Vintergatans rörelse vid sammanslagning med Andromedagalaxen med flera.

 

Bild wikipedia Den här serien av fotoillustrationer visar den förutspådda sammanslagningen mellan Vintergatan och den närliggande Andromedagalaxen.

Dr Sarah Sweet från School of Mathematics and Physics leder Delegate som är ett projekt  i samarbete med bland annat Australian National University's Research School of Astronomy and Astrophysics med syftet att förstå om utvecklingen av Vintergatan är typisk för vad som ses i andra delar av universum.

– Vintergatan kommer att sammanslås med Andromeda och deras respektive mindre dvärggalaxer under de kommande 2,5 miljarder åren och även om det har gjorts en hel del forskning om vad som händer i vår lokala grupp vet vi inte hur typiskt det är i universum.

– Vi studerade två liknande spiralgalaxer som ligger ungefär 3 miljarder år före Vintergatan och Andromeda i sammanslagning ( dessa smälte samman för en miljard år sedan).

– I artikeln beskrivs att galaxerna  NGC5713 och NGC5719 sammanslogs genom en dans  med de nära belägna dvärgsatelliterna som roterar omkring dem.

Utan en sådan sammanslagning skulle dvärggalaxer kunna förbli i ett slumpmässigt utspritt moln inte arrangerade i sammanhängande plan som de runt Vintergatan och Andromeda.Se medföljande you tube film i länken ovan för att lättare förstå händelseförloppet.

– Det här kan ge oss den tydligaste bilden hittills av hur strukturer som Vintergatans satellitsystem bildas och hur de kommer att utvecklas. Forskningen publicerades i Monthly Notices of the Royal AstronomicalSociety.

Det verkar som ett stort okänt kompakt objekt skapat binära svarta hål.

 

Bild https://english.cas.cn/ Sammanslagning av binära svarta hål nära ett tredje supermassivt troligen svart hål. (Bild av SHAO)

Nyligen upptäckte en forskargrupp under ledning av Dr. HAN Wenbiao vid SHAO (Shanghai Astronomical Observatory of the Chinese Academy of Sciences)  övertygande bevis på  en fusion av binära svarta hål(två svarta hål som sammanslås) Händelsen kallas GW190814 och skeendet  inträffade i gravitationsfältet av ett tredje kompakt objekt, möjligen var detta också ett stort svart hål.

Upptäckten, publicerades den 21 juli i The Astrophysical Journal Letters 

 I ovan artikel beskrivs nya rön av att lösa mysteriet med hur binära svarta hål bildas.

Sedan den första upptäckten av gravitationsvågor 2015 har det i  LIGO-Virgo-KAGRA-samarbetet observerats över 100 gravitationsvågor varav de flesta har sitt ursprung i kollisioner mellan binära svarta hål. Dessa händelser har gett viktig data för att förstå fysiken bakom sammanslagning av två svarta hål. Men mekanismerna bakom deras bildning och utveckling är ännu oklar.

Dr. HAN:s team har tidigare föreslagit "b-EMRI"-modellen som beskrivs i denna artikel   där ett supermassivt svart hål fångar in ett binärt svart hål och skapar ett hierarkiskt trippelsystem. De binära svarta hålen "dansar" runt det supermassiva svarta hålet och sänder ut gravitationsvågor över flera frekvensband. Detta system inkluderades senare i LISA:s vitbok och listades som en unik källa i Kinas rymdburna gravitationsvågsdetekteringsprojekt.

Sedan dess har forskarlaget letat efter bevis för att binära svarta hål slås samman nära supermassiva svarta hål i data från LIGO-Virgo instrumenten.

Genom sin analys fokuserade teamet på gravitationsvågshändelsen GW190814. Medförfattaren till studien Dr. YANG Shucheng förklarar i studien att dess binära komponenter uppvisar ett ovanligt massförhållande på nästan 10:1. En sådan extrem skillnad tyder på att de en gång kan ha varit en del av ett trippelsystem med ett supermassivt svart hål, som gradvis dras närmare av gravitationens interaktion. Alternativt kan de ha bildats i ackretionsskivan i en aktiv galaxkärna, dragits samman av gravitationen från omgivande kompakt objekt innan de sammanslogs samman.

Forskarna observerade att om ett binärt svart hål sammanslås nära ett tredje kompakt objekt, skulle omloppsrörelsen runt det tredje objektet (som troligen även detta är ett svart hål) ge en siktlinjeacceleration innebärande en acceleration längs observatörens siktlinje. Denna acceleration skulle förändra gravitationsvågens frekvens genom dopplereffekten vilket lämnar ett distinkt "spår" i signalen. 

Med nästa generation av markbaserade gravitationsvågsdetektorer (t.ex. Einstein Telescope, Cosmic Explorer) och rymdbaserade detektorer (t.ex. LISA, Taiji, TianQin) kommer forskare att kunna fånga subtila variationer i gravitationsvågssignaler med ännu större precision. Framtida observationer kan då avslöja fler händelser liknande  GW190814, vilket då blir till hjälp för att bättre förstå bildandet och utvecklingen av binära svarta hål.

Stjärnhopar som slås samman i dvärggalaxer

 

Bild wikipedia (engelsk)  Sprängskiss av Hubbleteleskopet. I drift sedan 1990  fast det  skulle tas ur drift numera. 

I en ny studie rapporteras om den första direkta observationen av sammanslagna stjärnhopar i centrala delarna av dvärggalaxer. Upptäckten bekräftar att denna väg att bilda kärnor i dvärggalaxer sker vilket länge har diskuterats som möjligt.

Dvärggalaxer är den vanligaste typen av galaxer i universum. De består av minst 100 gånger färre stjärnor än Vintergatan och är byggstenar till mer massiva galaxer. Att förstå hur de bildas är därför nyckeln till att förstå galaxers utveckling.

En betydande del av dvärggalaxerna har en kompakt stjärnhop i centrum, som vanligtvis består av hundratusentals till hundratals miljoner stjärnor. Dessa stjärnhopar kallas kärnhopar och är den tätaste typen av stjärnsystem i universum. Bildandet av sådana extrema fenomen har diskuterats i flera decennier. I dvärggalaxer tror man att de bildas genom en sammanslagning av dessa så kallade klotformiga stjärnhopar efter att de migrerat till galaxens centrum. Ingen sådan sammansmältning av klotformiga stjärnhopar har dock observerats direkt för att bekräfta teorin, inte förrän nu. De bör dras in av dvärggalaxens större gravitation över tid.

En grupp på tio forskare i det internationella MATLAS-samarbetet   analyserade observationer av ett  urval av nästan 80 dvärggalaxer med rymdteleskopet Hubble, under ledning av professor Francine Marleau vid universitetet i Innsbruck i Österrike. Man   upptäckte en handfull galaxer som innehöll en  stjärnhop i sina centrala delar. Vissa visade sig ha ett par stjärnhopar nära varandra, medan andra hade en egenskap som liknade en svag ljusstråle fäst vid den nukleära stjärnhopen.

– Vi blev överraskade av de ljusströmmar som var synliga nära galaxernas centrum, eftersom inget liknande hade observerats tidigare, förklarar Mélina Poulain.

Studien publicerades i tidskriften Nature Science och leddes av postdoktor Mélina Poulain från Uleåborgs universitet, Finland. 

Min tanke är att ju fler stjärnhopar som samlas i centrum av en dvärggalax ju större blir den och med det dess svarta hål då säker även gas följer med och kanske en och annan stjärna som kommer för nära hålet och dras in i detta.

Hubbleteleskopet och Chandra X-ray Observatory fann ett par svarta hål på kollisionskurs.

 

Bild wikipedia på Chandra X-ray Observatory som söker efter röntgenstrålning.

Galaxer kolliderar ibland. Avståndet mellan Vintergatan och den närliggande Andromedagalaxen är 2,2 miljoner ljusår. Dessa kommer så småningom att bli en enda stor galax då de är på kollisionskurs och när väl sammanslagningen sker kommer även galaxernas svarta hål att sammanslås och bli ett betydligt större.

Troligen alla galaxer har ett svara hål i centrum. Hubble teleskopet och Chandra X-ray Observatory såg på ett par galaxer som kolliderade och såg då två supermassiva svarta hål som valsade runt varandra. Här skedde infallande gas i de svarta hålen, infallande gas lyser starkt i aktiva galaxkärnor (AGN).

Galaxerna som betecknas som en enda ligger ungefär 300 ljusår från varandra. Detta är det från oss närmsta AGN-paret som kan ses i synligt ljus och röntgenvåglängder. Galaxen har beteckningen MCG-03-34-64 och är mycket gasrik.

Astronomer hade med hjälp av radioteleskop observerat ett par dubbelstjärnor på närmare håll från oss sett när de av en slump råkade se MCG-03-34-64.

Hubbles högupplösta avbildning avslöjade tre optiska diffraktionspikar i galaxen inbäddade inuti galaxen vilket indikerar en stor koncentration av glödande syrgas inom ett mycket litet område. "Vi hade inte förväntat oss att se något sådant här", beskriver Anna Trindade Falcão vid Center for Astrophysics | Harvard & Smithsonian i Cambridge, Massachusetts, huvudförfattare till en rapport publicerad i dagarna i The Astrophysical Journal. "Den här synen är inte en vanlig företeelse i det närliggande universum och den berättade för oss att det är något annat som pågår inuti galaxen."

Diffraktionspikar är avbildningsartefakter som orsakas när ljus från ett mycket litet område i rymden böjs runt spegeln inuti teleskop.

Falcãos team undersökte galaxen i röntgenstrålningsljus med hjälp av Chandra-observatoriet för att se vad som hände. – När vi såg på MCG-03-34-64 i röntgenbandet såg vi två separata, kraftfulla källor till högenergisk strålning som sammanföll med de ljusstarka optiska ljuspunkterna som även kunde ses med Hubble. Vi lade ihop dessa delar och kom fram till att vi sannolikt tittade på två supermassiva svarta hål som ligger nära varandra, beskriver Falcão.

AGN-binärer som denna var troligen vanligare i det tidiga universum när galaxsammanslagningar var mer frekventa. Upptäckten ger en unik närbild av galaxen som finns cirka 800 miljoner ljusår bort. Upptäckten var en slump att det var de två supermassiva svarta hålen som  en gång i tiden var kärnan i sina respektive galaxer. En sammansmältning mellan galaxerna gjorde att de svarta hålen kom nära varandra. De kommer att fortsätta att röra sig i en spiral närmare varandra tills de till slut sammanslås om kanske 100 miljoner år – och skakar om tid och rum som gravitationsvågor.

En liten galax slukade en gång en än mindre galax.

 

Stora Magellanska molnet är en oregelbunden dvärggalax i riktning mot stjärnbilderna Svärdfisken och Taffelberget. Den är en av Vintergatans satellitgalaxer och ingår i Magellanska molnen tillsammans med Lilla Magellanska molnet. NGC 2005 däremot är ett litet kluster av stjärnor i det stora Magellanska molnet.

NGC 2005 består av cirka 200000 stjärnor och ligger 750 ljusår från  centrum av det stora Magellanska molnet. Med hjälp av bland annat Magellan-teleskopen i Chile upptäckte forskarna att NGC 2005 består av stjärnor innehållande mindre zink, koppar, kisel och kalcium än de tio övriga klustren av stjärnor som sammantaget är molnet. Sammanlagt finns 11 kluster av stjärnor i det stora Magellanska molnet Forskarna drog därmed slutsatsen att klustret NGC 2005 måste vara en relik från en mindre galax som en gång drogs in i molnet.

Medförfattaren till studien Davide Massari vid Universitetet i Groningen säger:

”Vi ser faktiskt en relik från en tidigare sammanslagning. Och vi har nu övertygande visat för första gången att små galaxer som gränsar till Vintergatan i sin tur har byggts upp av ännu mindre galaxer”. Studien av upptäckten publicerades den 18 oktober 2021 i den peer-reviewed tidskriften Nature Astronomy.

NGC 2005 bildades långsamt. För miljarder år sedan tror man att den mindre galaxen slogs samman med det då unga Stora Magellanska molnet. Så småningom spreds majoriteten av stjärnorna i den lilla galaxen ut i det stora Magellanska molnet. Ändå återstod det av gravitation bundna klotformiga klustret NGC 2005 som en rest av dvärggalaxen. Medförfattare Davide Massari vid Universitetet i Groningen sammanfattar: Forskare fann bevis för att en liten galax – det stora Magellanska molnet, en satellit utmed Vintergatan – har slukat en ännu mindre galax.

De övriga 10 klustren av stjärnor i Det stora Magellanska molnet är delar av stjärnhopar av samma slag och ska ses som det stora Magellanska molnets ursprung (min anm.). Sammanslagning av galaxer är inte unikt. Vår egen vintergatan kommer en gång att sammanslås med vår tvillinggalax Andromedagalaxen. Men fast så stora galaxer slås samman sker knappast några katastrofer utan det blir enbart sammanslagning och en större galax blir till. 

Läs gärna mer om vad som sker när Vintergatan och Andromedagalaxen sammanslås en intressant berättelse läs här.

Bild på det stora Magellanska molnet. Snett ovan kan man se det lilla Megallanska molnet.

Två galaxers farligt katastrofinriktade rörelser mot varandra

 

Rymdteleskopet Hubble har tagit en bild av två interagerande galaxer som är så sammanflätade att de har fått ett samlingsnamn. Namnet Arp 91. Deras dans runt varandra sker mer än 100 miljoner ljusår från jorden. De två galaxerna Arp 91 har även egna namn: den nedre galaxen som ser ut som en ljuspunkt är NGC 5953 och den ovalformade galaxen är NGC 5954.

Båda är spiralgalaxer men deras former verkar mycket olika från oss sett på grund av deras orientering mot jorden.

Arp 91systemet är ett exempel på galaktisk interaktion. NGC 5953 drar tydligt på NGC 5954 som ses sträcka ut en av sina spiralarmar nedåt. De två galaxernas enorma gravitationsattraktion till varandra får dem att interagera. Sådana gravitationsinteraktioner är vanliga och en viktig del i galaktisk evolution.

De flesta astronomer tror att kollisioner mellan spiralgalaxer (något som kommer att ske här)  leder till bildandet av en annan typ av galax, känd som elliptiska galax. Dessa extremt energiska och massiva kollisioner inträffar dock på tidsskalor som vi knappt kan föreställa oss med våra korta liv.

De äger rum under hundratals miljoner år så vi bör inte förvänta oss att Arp 91 ska se annorlunda ut under vår livstid!

Bild systemet kallat ARP 91 från https://in-the-sky.org/data/object.php?id=Arp_91

Centerpartiet tar död på Alliansen eller sig själva politiskt - det tackar vi dem för!

Nu har nya partiprogrammet för Centerpartiet kommit. Inga månggiften, fri invandring mm konstigheter som retat upp svenskarna finns med längre. Däremot en idé om global fri invandring och rörlighet i framtiden vilket knappast gör partiet populärare. Utöver det lämnas det tidigare hårda kravet på stopp av kärnkraft.

Nu ska de kallas liberaler. Likt Folkpartiet.

Därmed blir resultatet, citerar: Malena Rosén Sundström, expert på Centerpartiet, menar att den nya liberala etiketten och det faktum att de mer kontroversiella förslagen tagits bort ur det nya idéprogrammet gör att konkurrensen mellan Centerpartiet och Folkpartiet riskerar att öka. De kan tvingas slåss om samma väljare mer än vad de gör i dag. Slut citat.

I SVD finns en jämförelse av vissa drag av Centerpartiet och Folkpartiet just nu och att skilja på dessa drag fodrar en politisk expert  inte en medelsvensk med enbart vardagsintresse av politik. Se länk.

Nu ligger Centerpartiet under riksdagsspärren.  Ett strategiskt drag vore att slå ihop Centerpartiet och Folkpartiet då kom partiet som då bildades garanterat över 4 % spärren.

 Medelsvensken kan inte - och förstår inte - skillnaden mellan Folkpartiet och Centerpartiet idag. Det enda man eventuellt vet är att Centerpartiet för ett tag sen förespråkade fri invandring och månggifte. Knappast något man går till val på idag.  Däremot något som ger uppmärksamhet, men knappast positiv sådan.