तीन Supermassive Black Hole एक-दूसरे की परिक्रमा करते हुए

Three Supermassive Black Holes Orbiting Each Other
Nasa

खगोलविदों ने पृथ्वी से एक अरब प्रकाश वर्ष दूर तीन टकराती आकाशगंगाओं के केंद्र में तीन Supermassive Black Hole (SMBHs) देखे हैं। यह अपने आप मे असामान्य है, लेकिन एक्स-रे उत्सर्जन में तीन ब्लैक होल भी देखें जा सकते हैं।

यह इस बात का प्रमाण है कि तीनों ही सक्रिय galactic nuclei (AGN) हैं, जो टकराते हैं और चमकते हैं। यह खोज “अंतिम पार्सक समस्या” पर कुछ प्रकाश डाल सकती है, जो खगोल भौतिकी और ब्लैक होल विलय में लंबे समय से चली आ रही समस्या है।

खगोलविदों ने तीन एसबीईएस को कई टेलीस्कोपों के डेटा में पाया है, जिनमें Sloan Digital Sky Survey (SDSS), Chandra X-ray Observatory, और Wide-field Infrared Survey Explorer (WISE) शामिल हैं।

तीन ब्लैक होल लगभग एक अपूर्व घटना में लिपटे हुए देखे गएँ हैं, तीन आकाशगंगाओं का विलय। ये ट्रिपल मर्जर एक महत्वपूर्ण भूमिका निभा सकते हैं, जैसे कि समय के साथ बड़े पैमाने पर ब्लैक होल कैसे विकसित होते हैं। खगोलविद ट्रिपल-आकाशगंगा विलय के केंद्र में तीन ब्लैक होल खोजने की उम्मीद नहीं कर रहे थे।

फेयरफैक्स, वर्जीनिया में जॉर्ज मेसन विश्वविद्यालय के रेयान पफीफल ने कहा (एक नए पेपर के पहले लेखक इन परिणामों का वर्णन करने वाले एस्ट्रोफिजिकल जर्नल) कि हम केवल ब्लैक होल्स के इस जोड़े की तलाश में हम थे, और फिर हमारी चयन तकनीक के माध्यम से, हम इस अद्भुत प्रणाली को खोजने मे सफल हुए हैं।

यह सबसे मजबूत सबूत है जो सक्रिय सुपरमैसिव ब्लैक होल को सक्रिय रूप से खिलने की ऐसी ट्रिपल प्रणाली के लिए मिला है।

ट्रिपल ब्लैक होल पर एक नज़र


ट्रिपल ब्लैक होल सिस्टम को खोज पाना मुश्किल है क्योंकि उनके अस पास में बहुत कुछ चल रहा होता है। वे गैस और धूल से घिरे होते हैं जो इसे देखने के लिए चुनौतीपूर्ण बनाता है। इस अध्ययन में, तीन छेदों को उजागर करने के लिए विद्युत चुम्बकीय स्पेक्ट्रम के विभिन्न हिस्सों में कई दूरबीनों का संचालन किया गया और इस खोज मे कुछ स्थानीय नागरिक वैज्ञानिकों की भी सहायता लिया गया।

यह न केवल स्पॉट करने के लिए मुश्किल था, बल्कि दुर्लभ भी था। जॉर्ज मेसन के सह-लेखक शोबिता सत्यपाल ने कहा, “दोहरे और तिहरे ब्लैक होल अत्यधिक दुर्लभ हैं,” लेकिन इस तरह की प्रणाली वास्तव में आकाशगंगा विलय का एक स्वाभाविक परिणाम है, जिससे हमें पता चलता है कि आकाशगंगा कैसे विकसित होती है।”

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एसडीएसएस इस ट्रिपल-मर्जर को दृश्य प्रकाश में स्थान देने वाला पहला स्थान था, लेकिन यह नागरिक विज्ञान परियोजना गैलेक्सी ज़ू के माध्यम से ही था, जिससे आकाशगंगाओं के टकराने की प्रणाली के रूप में पहचाना गया था।

तब WISE ने देखा कि यह सिस्टम इंफ्रारेड में चमक रहा था, यह दर्शाता है कि यह आकाशगंगा विलय के एक चरण में था जब एक से अधिक ब्लैक होल फीडिंग की उम्मीद थी।

Sloan और WISE डेटा, केवल सुराग का पता लगा रहे थे, और खगोलविदों ने अधिक पुष्टि के लिए Chandra observations और बड़े दूरबीन टेलीस्कोप (एलबीटी) का उपयोग किया। चंद्र के डाटा से पता चला कि प्रत्येक आकाशगंगा के केंद्र में उज्ज्वल एक्स-रे स्रोत थे। ठीक वैसा ही, जहाँ वैज्ञानिक SMBH को खोजने की उम्मीद करते हैं।

अधिक सबूत दिखा रहे हैं कि एसबीएएस चंद्रा और नासा के न्यूक्लियर स्पेक्ट्रोस्कोपिक टेलीस्कोप ऐरे (NuSTAR) उपग्रह से आए थे। उन्हें ब्लैक होल में से एक के पास बड़ी मात्रा में गैस और धूल के सबूत मिले जिससे ब्लैक होल के विलीन होने की उम्मीद है। SDSS और LBT के अन्य ऑप्टिकल लाइट डेटा ने वर्णक्रमीय साक्ष्य प्रदान किए, जो कि तीन SMBH खिला की विशेषता है।

ऑप्टिकल स्पेक्ट्रा में एक आकाशगंगा के बारे में जानकारी का खजाना होता है, सह-लेखक क्रिस्टीना मंज़ानो-किंग्स ऑफ कैलिफोर्निया विश्वविद्यालय, रिवरसाइड ने कहा – वे आमतौर पर सुपरमैसिव ब्लैक होल को सक्रिय रूप से पहचानने के लिए उपयोग किए जाते हैं और वे उन आकाशगंगाओं पर पड़ने वाले प्रभाव को प्रतिबिंबित कर सकते हैं जो वे निवास करते हैं।

इस काम के साथ, खगोलविदों की टीम ने इन ट्रिपल ब्लैक होल सिस्टम को और अधिक खोजने का एक तरीका विकसित किया है।

“इन प्रमुख वेधशालाओं के उपयोग के माध्यम से, हमने ट्रिपल सुपरमैसिव ब्लैक होल की पहचान करने के एक नए तरीके की पहचान की है। प्रत्येक टेलीस्कोप हमें इन प्रणालियों में क्या चल रहा है, इसके बारे में एक अलग सुराग देता है”। “हम एक ही तकनीक का उपयोग करके अधिक ट्रिपल खोजने के लिए अपने काम का विस्तार करने की उम्मीद करते हैं।” हो सकता है कि उन्होंने अंतिम पार्सक समस्या पर कुछ प्रकाश डाला हो।

अंतिम पारसेक समस्या

बाइनरी ब्लैक होल विलय की हमारी समझ के लिए अंतिम पार्सेक समस्या केंद्रीय है। यह एक सैद्धांतिक समस्या है जो कहती है कि जब दो ब्लैक होल एक-दूसरे से संपर्क करते हैं, तो उनकी अत्यधिक कक्षीय ऊर्जा उन्हें विलय से रोकती है। वे कुछ प्रकाश वर्षों के भीतर फिर विलय प्रक्रिया स्टाल प्राप्त कर सकते हैं।

जब दो ब्लैक होल शुरू में एक-दूसरे से संपर्क करते हैं, तो उनके अतिशयोक्तिपूर्ण प्रक्षेपवक्र उन्हें एक दूसरे के पिछले हिस्से में ले जाते हैं। समय के साथ, जैसा कि दोनों अपने आस-पास के सितारों के साथ इंटरेक्शन करते हैं, वे सितारों को गुरुत्वाकर्षण से गुलेल करते हैं, अपनी कक्षीय ऊर्जा को कुछ बार एक तारे में स्थानांतरित करते हैं। गुरुत्वाकर्षण तरंगों के उत्सर्जन से ब्लैक होल की ऊर्जा भी घट जाती है।

दो Black Holes और गुरुत्वाकर्षण विकिरण के विलय का अनुकरण

आखिरकार दो ब्लैक होल एक दूसरे की और अधिक निकट आने और धीरे-धीरे एक दूसरे के करीब पहुंचने के लिए पर्याप्त कक्षीय ऊर्जा बहाते हैं। यहाँ समस्या यह है कि जैसे ही वे दूरी को बंद करते हैं, अधिक से अधिक मामले को गोफन-शॉटिंग के माध्यम से उनके आसपास से निकाल दिया जाता है। इसका मतलब है कि ब्लैक होल के साथ और अधिक कक्षीय ऊर्जा के साथ इंटरेक्शन करने के लिए कोई और बात नहीं है। उस बिंदु पर, विलय प्रक्रिया स्टाल या यह होना चाहिए।

फिर भी खगोलविदों को पता है कि ब्लैक होल विलीन हो जाते हैं क्योंकि उन्होंने शक्तिशाली गुरुत्वाकर्षण तरंगों को देखा है। वास्तव में, LIGO (लेजर इंटरफेरोमेट्री ग्रेविटेशनल-वेव ऑब्जर्वेटरी) सप्ताह में एक बार ब्लैक होल विलय की खोज कर रहा है। वे अंत में एक दूसरे के साथ कैसे विलय करते हैं, इसे अंतिम पार्स समस्या कहा जाता है।

इस अध्ययन के पीछे की टीम को लगता है कि उनके पास इसका जवाब हो सकता है। उन्हें लगता है कि एक तीसरा ब्लैक होल, जैसे उन्होंने इस प्रणाली में मनाया है, दो छेदों को मर्ज करने के लिए आवश्यक बढ़ावा प्रदान कर सकता है।

एक त्रिक प्रणाली में ब्लैक होल की एक जोड़ी के रूप में एक दूसरे से संपर्क करते हैं, तीसरा उन्हें अंतिम पार्स को बंद करने और मर्ज करने के लिए प्रभावित कर सकता है।

कंप्यूटर सिमुलेशन के अनुसार, आकाशगंगाओं को टकराने में लगभग 16% सुपरमैसिव ब्लैक होल के जोड़े ने विलय होने से पहले एक तीसरे सुपरमैसिव ब्लैक होल के साथ इंटरेक्शन की होगी।

वे विलय गुरुत्वाकर्षण तरंगों का उत्पादन करेंगे, लेकिन समस्या यह है कि उन तरंगों का पता लगाने के लिए LIGO या VIRGO वेधशाला के लिए बहुत कम आवृत्ति होगी।

गुरुत्वाकर्षण तरंग स्पेक्ट्रम (gravitational wave spectrum)

(ESA/NASA/LISA)

उन का पता लगाने के लिए, वैज्ञानिकों को LISA, ESA / NASA के लेजर इंटरफेरोमीटर स्पेस एंटेना जैसी भविष्य की वेधशालाओं पर निर्भर रहना पड़ सकता है। LISA LIGO या VIRGO की तुलना में कम आवृत्ति के गुरुत्वाकर्षण तरंगों का निरीक्षण करेगा और सुपर-विशाल ब्लैक होल विलय के लिए बेहतर तरीके से सुसज्जित होगा। इन परिणामों को प्रस्तुत करने वाले पेपर का शीर्षक है “ए ट्रिपल एजीएन इन ए मिड-इन्फ्रारेड सेलेक्टेड लेट स्टेज गैलेक्सी मर्जर।”

जानकारी के स्त्रोत