O novo modelo aproxima os cientistas da compreensão da variedade de sinais luminosos criados quando dois buracos negros supermassivos (milhões e bilhões de vezes mais massivos que o Sol) espiralam em direção a uma colisão. Pela primeira vez, simulações de computador envolvendo os efeitos físicos da teoria geral da relatividade de Einstein mostram que o gás em tais sistemas irá brilhar principalmente na luz UV e raios-X.
Quase todas as galáxias com parâmetros da Via Láctea contêm um buraco negro no centro. Observações mostram que as fusões galácticas ocorrem com freqüência, mas até agora ninguém foi capaz de ver o processo de colisão de buracos negros gigantes. No entanto, os cientistas foram capazes de perceber a fusão de buracos negros de massa estelar (de três a várias dezenas de solares) usando o LIGO. No caso específico, ondas gravitacionais foram criadas - ondulações no espaço e no tempo, movendo-se à velocidade da luz.
O gás brilha intensamente em simulações em computador de buracos negros supermassivos com 40 órbitas a partir da fusão. Tais modelos ajudarão a identificar exemplos reais de tais sistemas binários
Fusões para buracos negros supermassivos serão mais difíceis de determinar. O fato é que a própria Terra é muito barulhenta. Ele vibra de vibrações sísmicas e mudanças gravitacionais de distúrbios atmosféricos. Portanto, os detectores devem estar no espaço, como planejado com a LISA na década de 2030. É importante notar que os sistemas binários supermassivos serão diferentes de seus companheiros menores em um ambiente rico em gás. Os cientistas suspeitam que uma explosão de supernova que forma um buraco negro também explode a maior parte do gás circundante. O buraco negro é tão rapidamente absorvido pelos remanescentes que, quando você se funde, não há mais nada para o “jantar” e nenhum sinal luminoso ocorre.
Mas não vamos esquecer que a fusão de buracos negros supermassivos ocorre contra o pano de fundo de uma fusão galáctica, o que significa que há uma escolta de nuvens de gás e poeira, estrelas e planetas. Muito provavelmente, a colisão galáctica empurra uma grande parte desse material para mais perto dos buracos negros que continuam a se alimentar. À medida que se aproximam, as forças magnéticas e gravitacionais aquecem o gás restante e os astrônomos podem bloquear os sinais.
A nova simulação mostra as três órbitas de um par de buracos negros supermassivos em 40 órbitas da fusão. Pode ser visto que nesta fase do processo, a luz é emitida apenas em luz UV, usando alguns raios-X de alta energia.
Esta visão de 360 graus nos envia para o centro de dois buracos negros supermassivos giratórios a uma distância de 30 milhões de quilômetros um do outro com um período orbital de 46 minutos. Você pode ver como buracos negros distorcem o fundo da estrela e capturam a luz. Uma característica distintiva é o anel de fótons. Todo o sistema terá 1 milhão de massas solares Três áreas de emissão de luz aquecem quando os buracos negros se fundem. Isso forma um grande anel ao redor do sistema, bem como dois anéis menores ao redor de cada um. Todos esses objetos emitem principalmente raios UV. Quando o gás flui em um mini-disco em alta velocidade, a luz UV do disco entra em contato com cada coroa do buraco negro (uma região de partículas subatômicas de alta energia acima e abaixo do disco). Quando a taxa de acreção é menor, a luz ultravioleta afeta os raios X.
Com base em simulações, os cientistas esperam que os raios X criados por “quase fusão” sejam mais brilhantes do que em buracos negros supermassivos isolados. Para a simulação, o supercomputador Blue Waters foi usado por 46 dias em 9600 núcleos de computação. A simulação original estima a temperatura do gás. A equipe planeja refinar o código para simular como os parâmetros do sistema mudam, como temperatura, distância, massa total e taxa de acreção. Os cientistas estão interessados em entender o que acontece com o gás viajando entre dois buracos negros.
