Perché i buchi neri supermassicci non possono fondersi? (o possono?)

L'articolo di CNet Gli astronomi scoprono due buchi neri supermassicci in una spirale mortale collegati alla Scoperta di un Quasar binario a separazione ravvicinata nel cuore di una galassia a fusione di az ~ 0,2 e le sue implicazioni per le onde gravitazionali a bassa frequenza (disponibile in ArXiv ) e dice:

I buchi neri supermassicci si trovano di solito al centro delle galassie, compresa la nostra, e durante una fusione di galassie finiscono per iniziare una danza di morte, ruotando l'una attorno all'altra in un valzer quasi infinito, fino a fondersi infine. Tuttavia, i ricercatori non sono al momento chiari sul tempo necessario per unire i buchi neri - o addirittura, se si fondono affatto.

"È un grande imbarazzo per l'astronomia che non sappiamo se i buchi neri supermassicci si fondano", ha detto Jenny Greene, professore di scienze astrofisiche a Princeton e coautore dello studio. "Per tutti nella fisica del buco nero, osservazionalmente questo è un enigma di vecchia data che dobbiamo risolvere."

Questo rompicapo è soprannominato "problema di parsec finale". Alcuni astronomi credono che quando due buchi neri supermassicci si avvicinano abbastanza, riducendo la loro distanza a 1 parsec (3,2 anni luce), possono ballare per l'eternità.

Domanda: Se si scopre che i buchi neri supermassicci non possono fondersi, o fare fatica a farlo, quali potrebbero essere le ragioni?

Il problema principale è il momento angolare. Affinché due oggetti legati gravitazionalmente si fondano (sia buchi neri, buchi neri supermassicci, pianeti, stelle, ecc.), Devono perdere un momento angolare sufficiente affinché la loro separazione orbitale diventi abbastanza piccola. La separazione orbitale media (asse semi-maggiore) è determinata interamente dal momento angolare dell'orbita (almeno nella meccanica classica; non so se ciò sia vero per situazioni relativistiche come la fusione di buchi neri quando si avvicinano). La rimozione del momento angolare richiede interazioni con altri oggetti.

Quando due galassie si fondono, i loro buchi neri supermassicci hanno entrambi un momento angolare. Attraverso un fenomeno noto come "attrito dinamico", le interazioni gravitazionali con le altre stelle dilavano i buchi neri di gran parte del loro momento angolare, fino a quando non vengono portati a distanza di qualche parsec circa l'uno dall'altro. A questo punto, i buchi neri hanno lanciato tutte le stelle che si trovavano nella regione e non c'è (presumibilmente) nulla che permetta all'attrito dinamico di sottrarre il loro momento angolare. Una volta che i buchi neri sono abbastanza vicini (non so quanto vicino alla mia testa quanto vicino), l'emissione di onde gravitazionali saprà la coppia orbitante del loro momento angolare rimanente e una fusione diventa inevitabile.

Quindi, per rispondere alla tua domanda , la ragione per cui i buchi neri supermassicci non sono in grado di fondersi è che sono troppo vicini tra loro perché ci sia del materiale rimanente (stelle, gas, ecc.) Nel centro della galassia per rimuovere il momento angolare da la coppia orbitante, avendo già rimosso il materiale stesso, ma non sono abbastanza vicine per l'emissione di onde gravitazionali da rimuovere il momento angolare abbastanza velocemente da consentire la loro fusione in qualsiasi momento presto (in senso astronomico).