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केंद्र में ब्लैक होल के बिना एबेल 2261 में एक आकाशगंगा कैसे मौजूद है?

केंद्र में ब्लैक होल के बिना एबेल 2261 में एक आकाशगंगा कैसे मौजूद है?


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यहां एक सूत्र का कहना है कि खगोलविदों ने क्लस्टर एबेल 2261, ए 2261-बीसीजी में सबसे चमकदार आकाशगंगा में एक ब्लैक होल की तलाश की, लेकिन कुछ भी नहीं मिला:

हालांकि, नासा के चंद्रा एक्स-रे वेधशाला और हबल स्पेस टेलीस्कॉप से ​​एक्स-रे अवलोकनों में है कुछ भी नहीं मिला.

यह कैसे संभव है कि इस आकाशगंगा के केंद्र में कोई ब्लैक होल न हो?


भौतिकी को आकाशगंगा के केंद्र में एक ब्लैक होल की आवश्यकता नहीं होती है, यह केवल यह इंगित करता है कि इसकी संभावना है।

आपको बस मास चाहिए। यदि द्रव्यमान ब्लैक होल बनाने के लिए पर्याप्त घना नहीं है, तब भी यह आकाशगंगा के बढ़ने के लिए पर्याप्त ऊंचा हो सकता है।

(इसके अलावा, कुछ भी नहीं खोजना कुछ भी नहीं होने जैसा नहीं है। इसलिए कोई भी ब्लैक होल के अस्तित्व से इंकार नहीं कर रहा है)


एबेल 2261 ("एबेल 2261-बीसीजी") में सबसे चमकीला क्लस्टर गैलेक्सी (बीसीजी) एक विशाल अण्डाकार है; ऐसा लगता है कि इनके केंद्रों में लगभग हमेशा सुपरमैसिव ब्लैक होल होते हैं। इसके अलावा, आकाशगंगा के केंद्र में अपेक्षाकृत कम तारकीय घनत्व (एक "कोर") का एक बड़ा क्षेत्र है, जिसे आमतौर पर दो एसएमबीएच के एक में विलय से उत्पादित माना जाता है, एक घटना जो दो विशाल आकाशगंगाओं के विलय के बाद होती है। एक विशाल अण्डाकार बनाओ। (विलय के हिस्से के रूप में, दो एसएमबीएच एक बाइनरी बनाते हैं; मर्ज की गई आकाशगंगा के केंद्र के पास के तारे इस बाइनरी के साथ गुरुत्वाकर्षण से बातचीत कर सकते हैं, सामान्य परिणाम बाइनरी का सिकुड़ना और एक बड़े दायरे में स्टार की अस्वीकृति है; इस प्रकार, सितारों को प्राथमिकता से केंद्र से आकाशगंगा के मध्यवर्ती या बाहरी हिस्सों में लात मारी जाती है, और केंद्र में सितारों का घनत्व कम हो जाता है। आखिरकार, एसएमबीएच बाइनरी इतना छोटा हो जाता है कि गुरुत्वाकर्षण विकिरण इसे और भी कम कर देता है, इस बिंदु तक कि दो एसएमबीएच आकाशगंगा के केंद्र में एक हो जाते हैं।)

उस लेख के पीछे वास्तविक पेपर (गुल्टेकिन एट अल।) बीसीजी के केंद्र में संभावित एसएमबीएच (और केंद्र के पास कुछ अन्य स्थानों में भी) के आसपास एक अभिवृद्धि डिस्क से एक्स-रे उत्सर्जन की तलाश के बारे में है। चूंकि वे किसी एक्स-रे का पता नहीं लगाते हैं, इसलिए वे निष्कर्ष निकालते हैं "या तो कोई नहीं है $10^{10} एम_{odot}$ A2261-BCG के मूल में ब्लैक होल, या यह निम्न स्तर पर बढ़ रहा है।" तो वास्तव में दो संभावनाएं हैं:

  1. वहाँ है आकाशगंगा केंद्र में एक SMBH है, लेकिन यह मौन है (बहुत सारी एक्स-रे उत्पन्न करने के लिए पर्याप्त गैस नहीं जमा कर रहा है)।

  2. वहाँ नहीं है आकाशगंगा केंद्र में एक SMBH, जो अधिक रोमांचक है क्योंकि यह अप्रत्याशित है।

अब, वहाँ वास्तव में है एक सैद्धांतिक तंत्र जो कभी-कभी हो सकता है इजेक्ट आकाशगंगा के केंद्र से एक SMBH। जब दो एसएमबीएच एक एसएमबीएच (ऊपर देखें) बनाने के लिए विलय करते हैं, तो एक "किक" हो सकता है जो मर्ज किए गए एसएमबीएच को आकाशगंगा केंद्र से बाहर निकाल देता है (इस किक की परिमाण दो एसएमबीएच के बीच द्रव्यमान अनुपात जैसी चीजों पर निर्भर करती है, मर्ज किए जाने से पहले व्यक्तिगत SMBH कितनी तेजी से घूम रहे थे, और क्या दिशाव उन स्पिनों के विलय से पहले बाइनरी की कक्षा के सापेक्ष थे)। ज्यादातर मामलों में, निकाले गए एसएमबीएच आकाशगंगा के केंद्र में वापस आ जाएंगे - संभवतः गतिशील घर्षण से पहले कुछ समय में और बाहर घूमते हुए इसकी गति धीमी हो जाती है और यह आकाशगंगा के केंद्र में वापस बैठ जाती है। चरम मामलों में, इसे इतनी तेजी से बाहर निकाला जा सकता है कि यह पूरी तरह से आकाशगंगा से बच जाए। यह पूरी प्रक्रिया आकाशगंगा के केंद्र से कई सितारों को भी बाहर निकाल देगी, जो यह समझाने में मदद कर सकती है कि इसका कम घनत्व वाला कोर इतना बड़ा क्यों है (यानी, एसएमबीएच-बाइनरी-विलय प्रक्रिया का संयोजन तथा एक परिणामी SMBH इजेक्शन)।

तो यह संभव है कि एबेल 2261-बीसीजी में ऐसा कुछ हुआ हो, और एसएमबीएच वर्तमान में आकाशगंगा केंद्र के बाहर कहीं है। (या यह केंद्र में बैठा है और एक्स-रे में दिखाई नहीं देता है।) बेशक, उन्हें एक्स-रे-उत्सर्जक एसएमबीएच के लिए कोई सबूत नहीं मिला। बाहर आकाशगंगा नाभिक, या तो, तो हम वास्तव में नहीं जानते - और मुझे आश्चर्य नहीं होगा अगर केंद्र में एक (मौन) एसएमबीएच है।

(रोरी अलसॉप सही है कि सभी आकाशगंगाओं में एसएमबीएच नहीं होते हैं - उदाहरण के लिए, स्थानीय छोटी सर्पिल आकाशगंगा मेसियर 33 का अध्ययन किसके साथ किया गया है? हबल अंतरिक्ष सूक्ष्मदर्शी (गेभार्ड एट अल। 2001, और इसके केंद्र में तारकीय वेगों का मॉडलिंग लगभग 1500 की ऊपरी सीमा का सुझाव देता है $M_{odot}$ वहां किसी भी संभावित ब्लैक होल के लिए। लेकिन हर बड़े पैमाने पर अण्डाकार का अध्ययन किया गया है, ऐसा लगता है कि एक है, इसलिए हम उम्मीद करेंगे कि एबेल 2261-बीसीजी में भी एक होगा।)


ब्लैक होल्स



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अधिक जानकारी
वीडियो संकलन: नासा/जीएसएफसी/एसवीएस/एम.सुब्बाराव और नासा/सीएक्ससी/एसएओ/ए.जुबेट

अप्रैल 2019 में, वैज्ञानिकों ने इवेंट होराइजन टेलीस्कोप (EHT) का उपयोग करके आकाशगंगा M87 में एक ब्लैक होल की पहली छवि जारी की। इस सुपरमैसिव ब्लैक होल का वजन सूर्य के द्रव्यमान का 6.5 बिलियन गुना है और यह पृथ्वी से लगभग 55 मिलियन प्रकाश वर्ष M87 के केंद्र में स्थित है।

सुपरमैसिव ब्लैक होल कणों के जेट को शक्ति प्रदान कर रहा है जो लगभग प्रकाश की गति से यात्रा करते हैं, जैसा कि हमारी नवीनतम प्रेस विज्ञप्ति में वर्णित है। ये जेट रेडियो तरंगों से लेकर दृश्य प्रकाश से लेकर गामा किरणों तक, पूरे विद्युत चुम्बकीय स्पेक्ट्रम में फैले प्रकाश का उत्पादन करते हैं।

ब्लैक होल के गुणों में महत्वपूर्ण अंतर्दृष्टि प्राप्त करने और ईएचटी छवि की व्याख्या करने में मदद करने के लिए, वैज्ञानिकों ने दुनिया के 19 सबसे शक्तिशाली दूरबीनों के साथ जमीन और अंतरिक्ष में अवलोकनों का समन्वय किया, स्पेक्ट्रम से प्रकाश एकत्र किया। यह जेट के साथ सुपरमैसिव ब्लैक होल पर अब तक का सबसे बड़ा एक साथ अवलोकन करने वाला अभियान है।

इस अवलोकन अभियान में शामिल नासा दूरबीनों में चंद्रा एक्स-रे वेधशाला, हबल स्पेस टेलीस्कोप, नील गेहरल्स स्विफ्ट वेधशाला, परमाणु स्पेक्ट्रोस्कोपिक टेलीस्कोप ऐरे (नुस्टार) और फर्मी गामा-रे स्पेस टेलीस्कोप शामिल थे।


ब्रह्मांड की सबसे बड़ी आकाशगंगाओं में से एक से 10 अरब सौर द्रव्यमान वाला ब्लैक होल गायब है

पिछले वर्षों में, कई वैज्ञानिकों ने "एबेल 2261" आकाशगंगा समूह में ब्लैक होल के गायब होने की निगरानी करने की कोशिश की है, और कई धारणाएँ बनाई हैं।

पिछले कुछ दशकों में खगोलविदों के बीच यह विचार प्रचलित है कि इसके केंद्र में प्रत्येक आकाशगंगा एक विशाल ब्लैक होल है जो लाखों या शायद अरबों सूर्यों को निगलती है, और आकाशगंगा जितनी बड़ी होगी, ब्लैक होल का द्रव्यमान उतना ही अधिक होगा।

ब्लैक होल के बिना आकाशगंगा

आश्चर्य एक दशक पहले आया था जब स्पेस टेलीस्कोप साइंस इंस्टीट्यूट के मार्क पोस्टमैन ने एक विशाल आकाशगंगा की खोज की थी जिसके केंद्र में कोई ब्लैक होल नहीं था।

आमतौर पर प्रत्येक आकाशगंगा के केंद्रक में चमकते तारों द्वारा उत्सर्जित प्रकाश का एक अतिरिक्त द्रव्यमान होता है जो छेद के गुरुत्वाकर्षण के कारण एकत्रित होते हैं, लेकिन पोस्टमैन ने जिस आकाशगंगा की खोज की उसमें प्रकाश का सामान्य द्रव्यमान नहीं था, और नाभिक , जो लगभग 20 हजार प्रकाश वर्ष दूर व्यास वाले तारों का एक बादल है, आकाशगंगा के बीच में नहीं था।

2012 में, एरिज़ोना के टक्सन में नेशनल ऑप्टिकल-इन्फ्रारेड एस्ट्रोनॉमी रिसर्च लेबोरेटरी के टॉड लॉयर ने कहा, "यह बिल्कुल भी असामान्य नहीं है।" बाद के वर्षों में पोस्टमैन, लॉयर और अन्य वैज्ञानिकों के एक समूह ने लापता ब्लैक होल को खोजने के लिए आकाशगंगा से उत्सर्जित एक्स-रे और रेडियो तरंगों की निगरानी के लिए काम किया।

यह आकाशगंगा "एबेल 2261" के रूप में जानी जाने वाली आकाशगंगाओं के समूह में सबसे चमकीली है, और उत्तरी आकाशीय गोलार्ध में नक्षत्र हरक्यूलिस के अंदर, पृथ्वी से लगभग 2.7 बिलियन प्रकाश वर्ष दूर है।

वैज्ञानिक मानते हैं कि लापता ब्लैक होल का द्रव्यमान 10 अरब सौर द्रव्यमान या उससे अधिक के बराबर है, जो कि एक विशालकाय के आकार का है यदि हम इसकी तुलना आकाशगंगा के केंद्र में ब्लैक होल से करते हैं, जिसका द्रव्यमान लगभग 4 है मिलियन सौर द्रव्यमान।

यह विशालकाय छेद कहाँ गायब हो सकता है?

संभावनाओं में से एक यह है कि यह छेद मौजूद है लेकिन स्थिर है, अस्थायी रूप से निगलने के बाद समाप्त हो गया है, लेकिन लॉयर और उनके सहयोगियों ने एक और धारणा बनाई, जो कि ब्लैक होल आकाशगंगा से दूर चला गया।

ब्लैक होल की बेहतर समझ

बाद की संभावना की वैधता को साबित करने से आकाशगंगाओं और ब्रह्मांड के विकास में कुछ सबसे हिंसक और गतिशील प्रक्रियाओं में एक गहरी अंतर्दृष्टि प्रदान होगी, जो विशाल बलों और छिद्रों के बारे में अधिक रहस्यों का खुलासा करेगी जो सितारों और ग्रहों को अंतरिक्ष में फेंक सकते हैं।

डॉ. लॉयर खुद को 'नुकर ग्रुप' कहने वाली एक वैज्ञानिक टीम से संबंधित हैं, और पिछले चार दशकों में इस समूह ने हबल टेलीस्कोप और अन्य उन्नत उपकरणों का उपयोग करके दूर की आकाशगंगाओं के नाभिक की निगरानी करने की मांग की है।

"(अब्ल २२६१) में जो हुआ वह मोटे तौर पर ब्रह्मांड में सबसे विशाल अण्डाकार आकाशगंगाओं के साथ उनके विकास के अंतिम बिंदु पर होता है," लॉयर कहते हैं।

1960 के दशक में, आकाशगंगाओं के केंद्रों में क्वासर की खोज ने खगोलविदों को यह विश्वास दिलाया कि सुपरमैसिव ब्लैक होल सितारों को निगलने और गांगेय कोर में प्रकाश द्रव्यमान पैदा करने के लिए जिम्मेदार हैं।

सदी के अंत तक, खगोलविद इस निष्कर्ष पर पहुंचे थे कि प्रत्येक आकाशगंगा में एक सुपरमैसिव ब्लैक होल होता है, जो सूर्य के द्रव्यमान से लाखों या अरबों गुना बड़ा होता है, लेकिन ब्लैक होल कैसे बने, क्या वे विकसित हुए, इसका कोई स्पष्ट स्पष्टीकरण नहीं था। ब्लैक होल से, या यह ब्रह्मांड के जीवन की शुरुआत में किसी अन्य प्रक्रिया में बना था।

और 1980 में, 3 खगोलविदों, मिशेल बेगेलमैन, मार्टिन रीस और रोजर ब्लैंडफोर्ड ने लिखा कि इन ब्लैक होल ने आकाशगंगाओं के विकास को कैसे प्रभावित किया। उनके दृष्टिकोण से, जब दो आकाशगंगाएँ आपस में टकराती हैं और एक साथ विलीन हो जाती हैं, जो कि ब्रह्मांड के जीवन के प्रारंभिक चरणों में एक सामान्य घटना है, केंद्रीय ब्लैक होल एक बाइनरी सिस्टम बनाने के लिए अभिसरण करते हैं, जिसमें दो ब्लैक होल एक-दूसरे के चारों ओर घूमते हैं।

बेगेलमैन और उनके सहयोगियों ने पाया कि ये दो विशाल ब्लैक होल अपने आस-पास के नक्षत्र के साथ बातचीत करते हैं, और समय-समय पर इनमें से एक तारे दोनों के पास पहुंचते हैं, लेकिन गुरुत्वाकर्षण बल इसे केंद्र से बाहर धकेलते हैं, और समय के साथ, अधिक तारे धक्का देते हैं। केंद्र से दूर। धीरे-धीरे तारे की रोशनी फैलकर एक व्यापक कोर बनाती है, जिसमें केंद्र में थोड़ा सा घुमाव होता है।

ब्लैक होल के स्थान के बारे में धारणा

"एबेल 2261" आकाशगंगा का अवलोकन करते समय, लॉयर और पोस्टमैन ने सोचा था कि वे केंद्र में घनत्व पाएंगे जैसा कि अन्य आकाशगंगाओं में देखा गया है। इसके बजाय, प्रकाश के द्रव्यमान में कमी आई, जैसे कि सुपरमैसिव ब्लैक होल और उसके साथ के तारे पूरी तरह से गायब हो गए हों।

इस खोज ने बेगेलमैन और उनके सहयोगियों द्वारा ग्रहण किए गए परिदृश्य के बारे में कई सवाल उठाए, क्योंकि दो ब्लैक होल कुछ भी नहीं से विलीन हो गए थे, और विलय के साथ गुरुत्वाकर्षण तरंगों की जबरदस्त वृद्धि हुई थी, और स्पेसटाइम तरंगों की तरह 1916 में आइंस्टीन द्वारा भविष्यवाणी की गई थी। एक सदी बाद, विशेष रूप से 2016 में, LIGO वेधशाला उपकरणों द्वारा निगरानी की गई।

यदि यह विस्फोट हिंसक होता, जैसा कि पिछले सिद्धांत मानते हैं, तो इससे ब्लैक होल को आकाशगंगा में किसी अन्य स्थान पर भेजा जा सकता था, या इसके बाहर भी, कुछ ऐसा जो वैज्ञानिकों ने Apple 2261 को देखा, पर ध्यान नहीं दिया, इसलिए लापता का पता लगाना एक स्वीकार्य वैज्ञानिक व्याख्या प्राप्त करने के लिए छेद बहुत महत्वपूर्ण था।

अण्डाकार आकाशगंगा (A2261-BCG) की आगे की जांच में एक विसरित नाभिक में प्रकाश के 4 छोटे नोड्स का पता चला, जिससे यह संभावना बढ़ गई कि उनमें से एक के अंदर एक ब्लैक होल छिपा हुआ था।

जांच करने के लिए, वेस्ट वर्जीनिया विश्वविद्यालय के सारा बर्क स्पोलार के नेतृत्व में एक टीम ने हबल ऑब्जर्वेटरी और "ग्रेट एरे ऑफ ऑब्जर्वेटरीज" का उपयोग करते हुए चार नोड्स का अवलोकन किया। टीम ने निष्कर्ष निकाला कि 2 नोड्स सबसे छोटी आकाशगंगाएं थीं और उनमें ब्लैक होल नहीं हो सकता था, जबकि तीसरे और चौथे नोड्स में लापता छेद होने की संभावना थी।

जेम्स वेब की प्रतीक्षा में

लापता छेद के रहस्य को खोजने के प्रयास में अगला पड़ाव नासा का चंद्रा एक्स-रे स्पेस ऑब्जर्वेटरी था। मिशिगन विश्वविद्यालय के काहान गुलटेकिन, नुकर्स टीम के एक अनुभवी वैज्ञानिक, ने दूरबीन को कोर और चार नोड्स की ओर निर्देशित किया, और आश्वासन दिया कि एक काल्पनिक ब्लैक होल को अपनी सामान्य ऊर्जा के दस लाख में से एक की दर से खिलाना चाहिए, अगर यह कभी अस्तित्व में था। गुलटेकिन ने एक ईमेल में लिखा, "या तो केंद्र में ब्लैक होल बहुत कमजोर है, या यह मौजूद नहीं है।"

खगोलविद बेसब्री से जेम्स वेब स्पेस टेलीस्कोप के लॉन्च की प्रतीक्षा कर रहे हैं, नई वेधशाला जो हबल की जगह लेगी, जिसे अगले अक्टूबर के अंत में लॉन्च किया जाना है, ताकि एक ही समय में चार नोड्स की जांच की जा सके और यह निर्धारित किया जा सके कि क्या कोई है। उनमें से लापता ब्लैक होल है।


वैज्ञानिकों ने एक सुपरमैसिव ब्लैक होल का ट्रैक खो दिया हो सकता है

वहाँ से बाहर, ब्रह्मांड में कहीं, एक ब्लैक होल हो सकता है जो अब अपनी आकाशगंगा के केंद्र में नहीं है। अमेरिकन एस्ट्रोनॉमिकल सोसाइटी द्वारा प्रकाशित एक पत्रिका में, वैज्ञानिकों ने देखा है कि एबेल 2261 का केंद्र माना जाने वाला सुपरमैसिव ब्लैक होल अब नहीं हो सकता है। इसके बजाय, वैज्ञानिकों का कहना है कि गुरुत्वाकर्षण तरंग रीकॉइल नामक एक प्रक्रिया के कारण इसे अपनी आकाशगंगा से हटाया जा सकता था।

एक पुनरावृत्ति के दौरान, एक दूसरे के पास दो ब्लैक होल अनिवार्य रूप से विलीन हो जाते हैं, जिससे अंतरिक्ष में तरंगें भेजी जाती हैं। द्वारा दायर एक रिपोर्ट के अनुसार, सैद्धांतिक रूप से, ये तरंगें ब्लैक होल को उसके वर्तमान स्थान से दूर धकेल सकती हैं फोर्ब्स। “ यह ब्लैक होल को पूरी तरह से आकाशगंगा से बाहर निकालने और लंबे समय तक चले जाने के लिए पर्याप्त है। यह अंतरिक्ष अंतरिक्ष में मंडरा रहा होगा," पेपर के प्रमुख खगोलशास्त्री काहान गुलटेकिन ने पत्रिका को बताया।

टुकड़े में, प्रारंभिक पत्रिका के प्रकाशक यह इंगित करना सुनिश्चित करते हैं कि तकनीकी रूप से अभी भी अपने वर्तमान स्थान पर हो सकता है, यह सिर्फ इतना है कि वे पिछले अवसरों पर इसे खोजने में सक्षम होने के बाद इसे खोजने में असमर्थ हैं।

"फिर भी गुलटेकिन का कहना है कि यह निष्कर्ष निकालना जल्दबाजी होगी कि A2261-BCG में एक सुपरमैसिव ब्लैक होल है," फोर्ब्स जोड़ता है। "लेकिन अगर यह वहां नहीं है, तो यह एकमात्र ऐसी बड़ी आकाशगंगा होगी जो अभी तक इसके केंद्र में इतने बड़े ब्लैक होल के बिना खोजी गई है। यहां तक ​​​​कि हमारा अपना मिल्की वे और rsquos सुपरमैसिव ब्लैक होल भी अपेक्षाकृत शांत है, लेकिन यह वहां है।"

के साथ एक साक्षात्कार में उपाध्यक्ष पिछली गर्मियों में, गुल्टेकिन ने स्वीकार किया कि ब्लैक होल के बारे में जानने के लिए अभी भी बहुत कुछ है, और इस रहस्य को सुलझाना कुछ सबसे बड़े बकाया सवालों के जवाब देने में एक लंबा रास्ता तय कर सकता है।

गुल्टेकिन ने कहा, "जो चीज मुझे सबसे ज्यादा उत्साहित करती है, वह है गुरुत्वाकर्षण तरंगों के माध्यम से सुपरमैसिव ब्लैक होल के बारे में सीखना।" &ldquoहमें निश्चित रूप से यह जानने की जरूरत है कि वे विलय कर रहे हैं और यह दिखाने का एक तरीका होगा कि यह हो रहा है।&rdquo

उन्होंने कहा, "आबादी या व्यक्तिगत स्रोतों के रूप में, आप सुपरमैसिव ब्लैक होल के बारे में गुरुत्वाकर्षण तरंगों के साथ सभी प्रकार की चीजें सीख सकते हैं, जिन्हें पारंपरिक विद्युत चुम्बकीय खगोल विज्ञान के साथ सीखना या तो वास्तव में कठिन या असंभव है," उन्होंने कहा।


लापता: 10 अरब सौर द्रव्यमान वाला एक ब्लैक होल

खगोलविद ब्रह्मांडीय खोए और पाए गए सबसे बड़े, सबसे खराब ब्लैक होल में से एक के लिए खोज रहे हैं, जिसे अस्तित्व में माना जाता है। अब तक उन्हें नहीं मिला है।

पिछले कुछ दशकों में, यह खगोलीय विद्या का हिस्सा बन गया है कि हर आकाशगंगा के केंद्र में एक विशाल ब्लैक होल छिपा है जिसमें लाखों या अरबों सूर्य के बराबर गायब हो गए हैं। आकाशगंगा जितनी बड़ी होगी, उसके केंद्र में उतना ही विशाल ब्लैक होल होगा।

तो यह एक दशक पहले आश्चर्य की बात थी जब स्पेस टेलीस्कॉप साइंस इंस्टीट्यूट के मार्क पोस्टमैन ने आकाशगंगाओं के समूहों का सर्वेक्षण करने के लिए हबल स्पेस टेलीस्कॉप का उपयोग करते हुए, एक विशाल आकाशगंगा पाया जिसके केंद्र में ब्लैक होल का कोई संकेत नहीं था। आम तौर पर, आकाशगंगा के केंद्र में इसके केंद्र में अतिरिक्त प्रकाश का एक किंक होता है, एक प्रकार का जगमगाता लबादा, जो सितारों द्वारा निर्मित होता है जो एक विशाल ब्लैक होल के गुरुत्वाकर्षण द्वारा वहां एकत्र किए गए थे।

इसके विपरीत, आकाशगंगा के विस्तृत कोर के ठीक केंद्र में, जहां तारों की रोशनी में हल्की टक्कर होनी चाहिए थी, वहां थोड़ी गिरावट थी। इसके अलावा, संपूर्ण कोर, लगभग २०,००० प्रकाश-वर्ष में तारों का एक बादल, आकाशगंगा के मध्य में भी नहीं था।

"ओह, माई गॉड, यह वास्तव में असामान्य है," टॉड लॉयर, टक्सन, एरिज़ोना में नेशनल ऑप्टिकल एस्ट्रोनॉमी ऑब्जर्वेटरी में गैलेक्टिक न्यूक्लियर के एक विशेषज्ञ और कागज पर एक लेखक ने याद करते हुए कहा कि जब पोस्टमैन ने उन्हें खोज दिखाया था।

वह 2012 में था। तब से, दो शोधकर्ता और उनके सहयोगी लापता ब्लैक होल से एक्स-रे या रेडियो तरंगों की तलाश कर रहे हैं।

आकाशगंगा एबेल 2261 के नाम से जाने जाने वाले क्लस्टर में सबसे चमकीली है। यह यहां से लगभग 2.7 बिलियन प्रकाश-वर्ष है, उत्तरी आकाश में नक्षत्र हरक्यूलिस में, प्रमुख सितारा वेगा से बहुत दूर नहीं है। अंगूठे के मानक नियम का उपयोग करते हुए, 2261 आकाशगंगा के केंद्र से गायब होने वाला ब्लैक होल 10 अरब सौर द्रव्यमान या उससे अधिक होना चाहिए। तुलनात्मक रूप से, आकाशगंगा आकाशगंगा के केंद्र में ब्लैक होल केवल 4 मिलियन सौर द्रव्यमान है।

तो प्रकृति ने १० अरब सूरज के बराबर कहाँ रखा है?

एक संभावना यह है कि ब्लैक होल वहां है लेकिन चुप हो गया है, अस्थायी रूप से खाने के लिए कुछ भी खत्म हो गया है। लेकिन एक और उत्तेजक संभावना, लॉयर और उनके सहयोगियों का कहना है कि ब्लैक होल को आकाशगंगा से पूरी तरह से बाहर निकाल दिया गया था।

उत्तरार्द्ध को साबित करना आकाशगंगाओं और ब्रह्मांड के विकास में कुछ सबसे हिंसक और गतिशील प्रक्रियाओं में अंतर्दृष्टि प्रदान कर सकता है, जिसके बारे में खगोलविदों ने सिद्धांतित किया है लेकिन कभी नहीं देखा है - टाइटैनिक बलों और घुमावदार दुनिया का एक नृत्य जो सितारों और ग्रहों को शून्य में उड़ा सकता है .

"यह एक पेचीदा रहस्य है, और हम मामले पर हैं," पोस्टमैन ने एक ईमेल में कहा। उन्होंने कहा कि आगामी जेम्स वेब स्पेस टेलीस्कोप में मामले पर प्रकाश डालने की क्षमता होगी।

"क्या होता है जब आप एक आकाशगंगा से एक सुपरमैसिव ब्लैक होल निकालते हैं?" लॉयर ने पूछा।

लॉयर एक अनौपचारिक समूह का हिस्सा है जो खुद को नुकर्स कहते हैं। हबल स्पेस टेलीस्कोप के शुरुआती दिनों में यह समूह पहली बार कैलिफोर्निया विश्वविद्यालय, सांताक्रूज के सैंड्रा फैबर के तहत एक साथ आया था। पिछले चार दशकों में, उन्होंने दूर की आकाशगंगाओं के अंतरंग दिलों में झाँकने के लिए हबल और अन्य नई सुविधाओं की तीक्ष्ण नज़र का उपयोग करते हुए, गैलेक्टिक नाभिक की प्रकृति को स्पष्ट करने की मांग की है।

उन्होंने कहा, "ए 2261-बीसीजी की कहानी," उन्होंने साहित्य में आकाशगंगा के औपचारिक नाम का जिक्र करते हुए कहा, "ब्रह्मांड में सबसे विशाल आकाशगंगाओं के साथ क्या होता है, आकाशगंगा के विकास के अंतिम बिंदु पर विशाल अंडाकार आकाशगंगाएं।"

ब्लैक होल इतने घने पिंड होते हैं कि प्रकाश भी उनके गुरुत्वाकर्षण के चंगुल से नहीं बच पाता है। वे परिभाषा के अनुसार अदृश्य हैं, लेकिन हंगामे - एक्स-रे और रेडियो चीख - सामग्री के अपनी मुट्ठी में गिरने के कारण पूरे ब्रह्मांड में देखा जा सकता है। 1960 के दशक में आकाशगंगाओं के केंद्रों में क्वासर की खोज ने सबसे पहले खगोलविदों को यह विचार करने के लिए प्रेरित किया कि इस तरह की आतिशबाजी के लिए सुपरमैसिव ब्लैक होल जिम्मेदार थे।

सदी के अंत तक, खगोलविद इस निष्कर्ष पर पहुंचे थे कि प्रत्येक आकाशगंगा में एक सुपरमैसिव ब्लैक होल है, जो सूर्य से लाखों से अरबों गुना अधिक विशाल है, अपनी छाती में। वे कहां से आए हैं - चाहे वे छोटे ब्लैक होल से बढ़े हों जो सितारों के पतन से बने थे, या ब्रह्मांड में किसी अन्य प्रक्रिया के माध्यम से बने थे - कोई भी निश्चित नहीं है। "हर आड़ू में एक गड्ढा होता है," लॉयर ने कहा।

लेकिन ये संस्थाएं अपने परिवेश को कैसे प्रभावित करती हैं?

1980 में, तीन खगोलविदों, मिशेल बेगेलमैन, मार्टिन रीस और रोजर ब्लैंडफोर्ड ने लिखा कि कैसे ये ब्लैक होल उन आकाशगंगाओं के विकास को बदल देंगे जिनमें वे रहते हैं। जब दो आकाशगंगाएं टकराती हैं और विलीन हो जाती हैं - पहले के ब्रह्मांड में एक विशेष रूप से सामान्य घटना - उनके केंद्रीय ब्लैक होल मिलते हैं और एक बाइनरी सिस्टम बनाते हैं, दो ब्लैक होल एक दूसरे का चक्कर लगाते हैं।

बेगेलमैन और उनके सहयोगियों ने तर्क दिया कि ये दो विशाल ब्लैक होल, चारों ओर झूलते हुए, सितारों के समुद्र के साथ बातचीत करेंगे, जिसमें वे डूबे हुए थे। हर बार एक समय में, इनमें से एक तारे का बाइनरी के साथ घनिष्ठ मुठभेड़ होगा, और गुरुत्वाकर्षण बल तारे को केंद्र से बाहर धकेलें, जिससे ब्लैक होल और भी अधिक कसकर बंधे हों।

समय के साथ, और तारे केंद्र से दूर फेंके जाएंगे। धीरे-धीरे, स्टारलाइट जो एक बार केंद्र में केंद्रित थी, एक व्यापक, विसरित कोर में फैल जाएगी, जिसमें केंद्र में एक छोटा सा किंक होगा जहां ब्लैक-होल बाइनरी अपना संभोग नृत्य कर रही थी। प्रक्रिया को "स्कोरिंग" कहा जाता है।

"वे खेल से बहुत आगे थे," लॉयर ने तीन खगोलविदों के बारे में कहा।

एक खराब कोर उस तरह की स्थिति थी जिसे लॉयर और पोस्टमैन ने सोचा था कि उन्होंने एबेल 2261 के साथ सामना किया था। लेकिन कोर के केंद्र में एक चोटी के बजाय, एक डुबकी थी, जैसे कि सुपरमैसिव ब्लैक होल और उसके परिचर सितारे बस थे दूर ले जाया गया।

इसने और अधिक नाटकीय संभावना को जन्म दिया कि बेगेलमैन और उनके सहयोगियों द्वारा परिकल्पित परिदृश्य को निभाया गया था: दो ब्लैक होल एक विशाल कौर में विलीन हो गए थे। विलय के साथ गुरुत्वाकर्षण तरंगों का एक प्रलयकारी विस्फोट हुआ होगा, अंतरिक्ष-समय की लहरें 1916 में आइंस्टीन द्वारा मौजूद होने की भविष्यवाणी की गई थीं और अंत में LIGO उपकरणों द्वारा एक सदी बाद, 2016 में देखी गई थीं।

यदि वह फट एकतरफा होता, तो वह आकाशगंगा के माध्यम से उड़ने वाले परिणामी सुपरमैसिव ब्लैक होल को भेजता, या उससे बाहर भी, कुछ खगोलविदों ने कभी नहीं देखा था। इसलिए गलत ब्लैक होल का पता लगाना अत्यंत महत्वपूर्ण था।

A2261-BCG की आगे की जांच में डिफ्यूज़ कोर के भीतर प्रकाश के चार छोटे गांठों का पता चला। क्या उनमें से कोई ब्लैक होल को शरण दे सकता है?

वेस्ट वर्जीनिया विश्वविद्यालय के सारा बर्क-स्पोलार के नेतृत्व में एक टीम ने न्यू मैक्सिको के सोकोरो में हबल और वेरी लार्ज एरे रेडियो टेलीस्कोप के साथ आकाश में कदम रखा। हबल द्वारा स्पेक्ट्रोस्कोपिक माप बता सकते हैं कि गांठों में तारे कितनी तेजी से आगे बढ़ रहे थे, और इस प्रकार क्या उन्हें एक साथ रखने के लिए किसी विशाल वस्तु की आवश्यकता थी।

उन्होंने निष्कर्ष निकाला कि दो गांठें शायद छोटी आकाशगंगाएँ थीं जिनमें छोटी आंतरिक गतियाँ बड़ी आकाशगंगा द्वारा नरभक्षण की जा रही थीं। तीसरी गाँठ के माप में इतनी बड़ी त्रुटि पट्टियाँ थीं कि इसे अभी तक ब्लैक होल के स्थान के रूप में अंदर या बाहर नहीं किया जा सकता था।

कोर के निचले किनारे के पास चौथा, बहुत कॉम्पैक्ट गाँठ हबल के लिए बहुत फीकी थी, बर्क-स्पोलार ने बताया। उसने एक ईमेल में कहा, "इस गाँठ को देखने के लिए हबल स्पेस टेलीस्कॉप के साथ अवलोकन करने में अधिक समय (सैकड़ों घंटे) की आवश्यकता होगी, और इसलिए यह छिपने की जगह के लिए एक उम्मीदवार भी बनी हुई है।

बर्क-स्पोलार ने कहा कि आकाशगंगा कोर भी रेडियो तरंगों का उत्सर्जन करता है, लेकिन उन्होंने खोज में मदद नहीं की।

"हम मूल रूप से उम्मीद कर रहे थे कि रेडियो उत्सर्जन किसी प्रकार की शाब्दिक धूम्रपान बंदूक होगी, जो एक सक्रिय जेट दिखाती है जो सीधे ब्लैक-होल स्थान पर वापस इंगित करती है," उसने कहा। लेकिन रेडियो अवशेष कम से कम 50 मिलियन वर्ष पुराना था, इसकी वर्णक्रमीय विशेषताओं के अनुसार, जिसका अर्थ है, उसने कहा, कि बड़े ब्लैक होल के पास जेट बंद होने के बाद से कहीं और जाने के लिए पर्याप्त समय होगा।

अगला पड़ाव नासा की परिक्रमा चंद्र एक्स-रे वेधशाला थी। मिशिगन विश्वविद्यालय के काहान गुलटेकिन, एक अन्य अनुभवी नुकर, जो मूल खोज टीम में नहीं थे, ने क्लस्टर कोर और उन संदिग्ध गांठों पर दूरबीन का लक्ष्य रखा। कोई पाँसा नहीं। गुल्टेकिन ने कहा कि पुटेटिव ब्लैक होल को अपनी संभावित दर के दस लाखवें हिस्से में खिलाना होगा।

"या तो केंद्र में कोई ब्लैक होल बहुत बेहोश है, या यह वहां नहीं है," उन्होंने एक ईमेल में लिखा है। बाइनरी ब्लैक-होल सिस्टम के मामले में भी यही होता है, उन्होंने कहा कि छिपे रहने के लिए इसे बहुत कम गैस खाने की आवश्यकता होगी।

इस बीच, सरे विश्वविद्यालय के इमरान नसीम, ​​जो पोस्टमैन की टीम का हिस्सा नहीं थे, ने एक विस्तृत विश्लेषण प्रकाशित किया है कि कैसे दो सुपरमैसिव ब्लैक होल के विलय से आकाशगंगा में सुधार हो सकता है जो खगोलविदों ने पाया है।

"बस, गुरुत्वाकर्षण तरंग आकाशगंगा से सुपरमैसिव ब्लैक होल को 'किक' करती है," नसीम ने एक ईमेल में समझाया। अपने सुपरमैसिव एंकर को खोने के बाद, ब्लैक-होल बाइनरी के चारों ओर सितारों का बादल फैल गया, और अधिक फैल गया। उस क्षेत्र में तारों का घनत्व - संपूर्ण विशाल आकाशगंगा का सबसे घना हिस्सा - आकाशगंगा के हमारे अपने पड़ोस में सितारों के घनत्व का केवल दसवां हिस्सा है, जिसके परिणामस्वरूप एक रात का आकाश हमारे अपने की तुलना में एनीमिक दिखाई देगा।

यह सब एक और कारण है कि खगोलविद हबल के लंबे समय से प्रतीक्षित उत्तराधिकारी जेम्स वेब स्पेस टेलीस्कोप के लॉन्च का बेसब्री से इंतजार कर रहे हैं, जो अब अक्टूबर के अंत के लिए निर्धारित है। वह दूरबीन एक ही समय में सभी चार गांठों की जांच करने और यह निर्धारित करने में सक्षम होगी कि उनमें से कोई एक सुपरमैसिव ब्लैक होल है या नहीं।

"यहाँ आप हमारे महान परिष्कार को देखते हैं," लॉयर ने कहा। "अरे, शायद यह गांठों में है! अरे, शायद ऐसा नहीं है! बेहतर सब कुछ खोजो! ”


लापता: 10 अरब सौर द्रव्यमान वाला एक ब्लैक होल

खगोलविद ब्रह्मांडीय खोए और पाए गए सबसे बड़े, सबसे खराब ब्लैक होल में से एक के लिए खोज रहे हैं, जिसे अस्तित्व में माना जाता है। अब तक उन्हें नहीं मिला है।

पिछले कुछ दशकों में, यह खगोलीय विद्या का हिस्सा बन गया है कि हर आकाशगंगा के केंद्र में एक विशाल ब्लैक होल छिपा है जिसमें लाखों या अरबों सूर्य के बराबर गायब हो गए हैं। आकाशगंगा जितनी बड़ी होगी, उसके केंद्र में उतना ही विशाल ब्लैक होल होगा।

तो यह एक दशक पहले आश्चर्य की बात थी जब स्पेस टेलीस्कॉप साइंस इंस्टीट्यूट के मार्क पोस्टमैन ने आकाशगंगाओं के समूहों का सर्वेक्षण करने के लिए हबल स्पेस टेलीस्कॉप का उपयोग करते हुए, एक विशाल आकाशगंगा पाया जिसके केंद्र में ब्लैक होल का कोई संकेत नहीं था। आम तौर पर, आकाशगंगा के केंद्र में इसके केंद्र में अतिरिक्त प्रकाश का एक किंक होता है, एक प्रकार का जगमगाता लबादा, जो सितारों द्वारा निर्मित होता है जो एक विशाल ब्लैक होल के गुरुत्वाकर्षण द्वारा वहां एकत्र किए गए थे।

इसके विपरीत, आकाशगंगा के विस्तृत कोर के ठीक केंद्र में, जहां तारों की रोशनी में हल्की टक्कर होनी चाहिए थी, वहां थोड़ी गिरावट थी। इसके अलावा, संपूर्ण कोर, लगभग २०,००० प्रकाश-वर्ष में तारों का एक बादल, आकाशगंगा के मध्य में भी नहीं था।

"ओह, माई गॉड, यह वास्तव में असामान्य है," टॉड लॉयर, टक्सन, एरिज़ोना में नेशनल ऑप्टिकल एस्ट्रोनॉमी ऑब्जर्वेटरी में गैलेक्टिक न्यूक्लियर के एक विशेषज्ञ और कागज पर एक लेखक ने याद करते हुए कहा कि जब पोस्टमैन ने उन्हें खोज दिखाया था।

वह 2012 में था। तब से, दो शोधकर्ता और उनके सहयोगी लापता ब्लैक होल से एक्स-रे या रेडियो तरंगों की तलाश कर रहे हैं।

आकाशगंगा एबेल 2261 के नाम से जाने जाने वाले क्लस्टर में सबसे चमकीली है। यह यहां से लगभग 2.7 बिलियन प्रकाश-वर्ष है, उत्तरी आकाश में नक्षत्र हरक्यूलिस में, प्रमुख सितारा वेगा से बहुत दूर नहीं है। अंगूठे के मानक नियम का उपयोग करते हुए, 2261 आकाशगंगा के केंद्र से गायब होने वाला ब्लैक होल 10 अरब सौर द्रव्यमान या उससे अधिक होना चाहिए। तुलनात्मक रूप से, आकाशगंगा आकाशगंगा के केंद्र में ब्लैक होल केवल लगभग 4 मिलियन सौर द्रव्यमान है।

तो प्रकृति ने १० अरब सूरज के बराबर कहाँ रखा है?

एक संभावना यह है कि ब्लैक होल वहां है लेकिन चुप हो गया है, अस्थायी रूप से खाने के लिए कुछ भी खत्म हो गया है। लेकिन एक और उत्तेजक संभावना, लॉयर और उनके सहयोगियों का कहना है कि ब्लैक होल को आकाशगंगा से पूरी तरह से बाहर निकाल दिया गया था।

उत्तरार्द्ध को साबित करना आकाशगंगाओं और ब्रह्मांड के विकास में कुछ सबसे हिंसक और गतिशील प्रक्रियाओं में अंतर्दृष्टि प्रदान कर सकता है, जिसके बारे में खगोलविदों ने सिद्धांतित किया है लेकिन कभी नहीं देखा है - टाइटैनिक बलों और घुमावदार दुनिया का एक नृत्य जो सितारों और ग्रहों को शून्य में उड़ा सकता है .

"यह एक पेचीदा रहस्य है, और हम मामले पर हैं," पोस्टमैन ने एक ईमेल में कहा। उन्होंने कहा कि आगामी जेम्स वेब स्पेस टेलीस्कोप में मामले पर प्रकाश डालने की क्षमता होगी।

"क्या होता है जब आप एक आकाशगंगा से एक सुपरमैसिव ब्लैक होल निकालते हैं?" लॉयर ने पूछा।

लॉयर एक अनौपचारिक समूह का हिस्सा है जो खुद को नुकर्स कहते हैं। हबल स्पेस टेलीस्कोप के शुरुआती दिनों में यह समूह पहली बार कैलिफोर्निया विश्वविद्यालय, सांताक्रूज के सैंड्रा फैबर के तहत एक साथ आया था। पिछले चार दशकों में, उन्होंने दूर की आकाशगंगाओं के अंतरंग दिलों में झाँकने के लिए हबल और अन्य नई सुविधाओं की तीक्ष्ण नज़र का उपयोग करते हुए, गैलेक्टिक नाभिक की प्रकृति को स्पष्ट करने की मांग की है।

उन्होंने कहा, "ए 2261-बीसीजी की कहानी," उन्होंने साहित्य में आकाशगंगा के औपचारिक नाम का जिक्र करते हुए कहा, "ब्रह्मांड में सबसे विशाल आकाशगंगाओं के साथ क्या होता है, आकाशगंगा के विकास के अंतिम बिंदु पर विशाल अंडाकार आकाशगंगाएं।"

ब्लैक होल इतने घने पिंड होते हैं कि प्रकाश भी उनके गुरुत्वाकर्षण के चंगुल से नहीं बच पाता है। वे परिभाषा के अनुसार अदृश्य हैं, लेकिन हंगामे - एक्स-रे और रेडियो चीख - सामग्री के अपनी मुट्ठी में गिरने के कारण पूरे ब्रह्मांड में देखा जा सकता है। 1960 के दशक में आकाशगंगाओं के केंद्रों में क्वासर की खोज ने सबसे पहले खगोलविदों को यह विचार करने के लिए प्रेरित किया कि इस तरह की आतिशबाजी के लिए सुपरमैसिव ब्लैक होल जिम्मेदार थे।

सदी के अंत तक, खगोलविद इस निष्कर्ष पर पहुंचे थे कि प्रत्येक आकाशगंगा में एक सुपरमैसिव ब्लैक होल है, जो सूर्य से लाखों से अरबों गुना अधिक विशाल है, अपनी छाती में। वे कहां से आए हैं - चाहे वे छोटे ब्लैक होल से बढ़े हों जो सितारों के पतन से बने थे, या ब्रह्मांड में किसी अन्य प्रक्रिया के माध्यम से बने थे - कोई भी निश्चित नहीं है। "हर आड़ू में एक गड्ढा होता है," लॉयर ने कहा।

लेकिन ये संस्थाएं अपने परिवेश को कैसे प्रभावित करती हैं?

1980 में, तीन खगोलविदों, मिशेल बेगेलमैन, मार्टिन रीस और रोजर ब्लैंडफोर्ड ने लिखा कि कैसे ये ब्लैक होल उन आकाशगंगाओं के विकास को बदल देंगे जिनमें वे रहते हैं। जब दो आकाशगंगाएं टकराती हैं और विलीन हो जाती हैं - पहले के ब्रह्मांड में एक विशेष रूप से सामान्य घटना - उनके केंद्रीय ब्लैक होल मिलते हैं और एक बाइनरी सिस्टम बनाते हैं, दो ब्लैक होल एक दूसरे का चक्कर लगाते हैं।

बेगेलमैन और उनके सहयोगियों ने तर्क दिया कि ये दो विशाल ब्लैक होल, चारों ओर झूलते हुए, सितारों के समुद्र के साथ बातचीत करेंगे, जिसमें वे डूबे हुए थे। हर बार एक समय में, इनमें से एक तारे का बाइनरी के साथ घनिष्ठ मुठभेड़ होगा, और गुरुत्वाकर्षण बल तारे को केंद्र से बाहर धकेलें, जिससे ब्लैक होल और भी अधिक कसकर बंधे हों।

समय के साथ, और तारे केंद्र से दूर फेंके जाएंगे। धीरे-धीरे, स्टारलाइट जो एक बार केंद्र में केंद्रित थी, एक व्यापक, विसरित कोर में फैल जाएगी, जिसमें केंद्र में एक छोटा सा किंक होगा जहां ब्लैक-होल बाइनरी अपना संभोग नृत्य कर रही थी। प्रक्रिया को "स्कोरिंग" कहा जाता है।

"वे खेल से बहुत आगे थे," लॉयर ने तीन खगोलविदों के बारे में कहा।

एक खराब कोर उस तरह की स्थिति थी जिसे लॉयर और पोस्टमैन ने सोचा था कि उन्होंने एबेल 2261 के साथ सामना किया था। लेकिन कोर के केंद्र में एक चोटी के बजाय, एक डुबकी थी, जैसे कि सुपरमैसिव ब्लैक होल और उसके परिचर सितारे बस थे दूर ले जाया गया।

इसने और अधिक नाटकीय संभावना को जन्म दिया कि बेगेलमैन और उनके सहयोगियों द्वारा परिकल्पित परिदृश्य को निभाया गया था: दो ब्लैक होल एक विशाल कौर में विलीन हो गए थे। विलय के साथ गुरुत्वाकर्षण तरंगों का एक प्रलयकारी विस्फोट हुआ होगा, अंतरिक्ष-समय की लहरें 1916 में आइंस्टीन द्वारा मौजूद होने की भविष्यवाणी की गई थीं और अंत में LIGO उपकरणों द्वारा एक सदी बाद, 2016 में देखी गई थीं।

यदि वह फट एकतरफा होता, तो वह आकाशगंगा के माध्यम से उड़ने वाले परिणामी सुपरमैसिव ब्लैक होल को भेज देता, या उससे बाहर भी, कुछ खगोलविदों ने कभी नहीं देखा था। इसलिए गलत ब्लैक होल का पता लगाना अत्यंत महत्वपूर्ण था।

A2261-BCG की आगे की जांच में डिफ्यूज़ कोर के भीतर प्रकाश के चार छोटे गांठों का पता चला। क्या उनमें से कोई ब्लैक होल को शरण दे सकता है?

वेस्ट वर्जीनिया विश्वविद्यालय के सारा बर्क-स्पोलार के नेतृत्व में एक टीम ने न्यू मैक्सिको के सोकोरो में हबल और वेरी लार्ज एरे रेडियो टेलीस्कोप के साथ आकाश में कदम रखा। हबल द्वारा स्पेक्ट्रोस्कोपिक माप बता सकते हैं कि गांठों में तारे कितनी तेजी से आगे बढ़ रहे थे, और इस प्रकार क्या उन्हें एक साथ रखने के लिए किसी विशाल वस्तु की आवश्यकता थी।

उन्होंने निष्कर्ष निकाला कि दो गांठें शायद छोटी आकाशगंगाएँ थीं जिनमें छोटी आंतरिक गतियाँ बड़ी आकाशगंगा द्वारा नरभक्षण की जा रही थीं। तीसरी गाँठ के माप में इतनी बड़ी त्रुटि पट्टियाँ थीं कि इसे अभी तक ब्लैक होल के स्थान के रूप में अंदर या बाहर नहीं किया जा सकता था।

कोर के निचले किनारे के पास चौथा, बहुत कॉम्पैक्ट गाँठ हबल के लिए बहुत फीकी थी, बर्क-स्पोलार ने बताया। उसने एक ईमेल में कहा, "इस गाँठ को देखने के लिए हबल स्पेस टेलीस्कॉप के साथ अवलोकन करने में अधिक समय (सैकड़ों घंटे) की आवश्यकता होगी, और इसलिए यह छिपने की जगह के लिए एक उम्मीदवार भी बनी हुई है।

बर्क-स्पोलार ने कहा कि आकाशगंगा कोर भी रेडियो तरंगों का उत्सर्जन करता है, लेकिन उन्होंने खोज में मदद नहीं की।

"हम मूल रूप से उम्मीद कर रहे थे कि रेडियो उत्सर्जन किसी प्रकार की शाब्दिक धूम्रपान बंदूक होगी, जो एक सक्रिय जेट दिखाती है जो सीधे ब्लैक-होल स्थान पर वापस इंगित करती है," उसने कहा। लेकिन रेडियो अवशेष कम से कम 50 मिलियन वर्ष पुराना था, इसकी वर्णक्रमीय विशेषताओं के अनुसार, जिसका अर्थ है, उसने कहा, कि बड़े ब्लैक होल के पास जेट बंद होने के बाद से कहीं और जाने के लिए पर्याप्त समय होगा।

अगला पड़ाव नासा की परिक्रमा चंद्र एक्स-रे वेधशाला थी। मिशिगन विश्वविद्यालय के काहान गुलटेकिन, एक अन्य अनुभवी नुकर, जो मूल खोज टीम में नहीं थे, ने क्लस्टर कोर और उन संदिग्ध गांठों पर दूरबीन का लक्ष्य रखा। कोई पाँसा नहीं। गुल्टेकिन ने कहा कि पुटेटिव ब्लैक होल को अपनी संभावित दर के दस लाखवें हिस्से में खिलाना होगा।

"या तो केंद्र में कोई ब्लैक होल बहुत बेहोश है, या यह वहां नहीं है," उन्होंने एक ईमेल में लिखा है। बाइनरी ब्लैक-होल सिस्टम के मामले में भी यही होता है, उन्होंने कहा कि छिपे रहने के लिए इसे बहुत कम गैस खाने की आवश्यकता होगी।

इस बीच, सरे विश्वविद्यालय के इमरान नसीम, ​​जो पोस्टमैन की टीम का हिस्सा नहीं थे, ने एक विस्तृत विश्लेषण प्रकाशित किया है कि कैसे दो सुपरमैसिव ब्लैक होल के विलय से आकाशगंगा में सुधार हो सकता है जो खगोलविदों ने पाया है।

"बस, गुरुत्वाकर्षण तरंग आकाशगंगा से सुपरमैसिव ब्लैक होल को 'किक' करती है," नसीम ने एक ईमेल में समझाया। अपने सुपरमैसिव एंकर को खोने के बाद, ब्लैक-होल बाइनरी के चारों ओर सितारों का बादल फैल गया, और अधिक फैल गया। उस क्षेत्र में तारों का घनत्व - संपूर्ण विशाल आकाशगंगा का सबसे घना हिस्सा - आकाशगंगा के हमारे अपने पड़ोस में सितारों के घनत्व का केवल दसवां हिस्सा है, जिसके परिणामस्वरूप एक रात का आकाश हमारे अपने की तुलना में एनीमिक दिखाई देगा।

यह सब एक और कारण है कि खगोलविद हबल के लंबे समय से प्रतीक्षित उत्तराधिकारी जेम्स वेब स्पेस टेलीस्कोप के लॉन्च का बेसब्री से इंतजार कर रहे हैं, जो अब अक्टूबर के अंत के लिए निर्धारित है। वह दूरबीन एक ही समय में सभी चार गांठों की जांच करने और यह निर्धारित करने में सक्षम होगी कि उनमें से कोई एक सुपरमैसिव ब्लैक होल है या नहीं।

"यहाँ आप हमारे महान परिष्कार को देखते हैं," लॉयर ने कहा। "अरे, शायद यह गांठों में है! अरे, शायद ऐसा नहीं है! बेहतर सब कुछ खोजो! ”


गैलेक्सी क्लस्टर में डायनासोर की खुदाई


ओफ़िचस गैलेक्सी क्लस्टर
श्रेय: एक्स-रे: चंद्रा: NASA/CXC/NRL/S. जियासिंटुची, एट अल।, एक्सएमएम-न्यूटन: ईएसए/एक्सएमएम-न्यूटन
रेडियो: एनसीआरए/टीआईएफआर/जीएमआरटी इन्फ्रारेड: 2एमएएसएस/यूमास/आईपीएसी-कैल्टेक/नासा/एनएसएफ

हमें दो अतिथि ब्लॉगर्स, मैक्सिम मार्केविच और सिमोना गियासिंटुची का स्वागत करते हुए खुशी हो रही है, जिन्होंने हमारी नवीनतम प्रेस विज्ञप्ति में वर्णित अध्ययन का नेतृत्व किया। आकाशगंगा समूहों के एक्स-रे अध्ययन के विशेषज्ञ मार्केविच ने रूसी विज्ञान अकादमी के अंतरिक्ष अनुसंधान संस्थान में पीएचडी की उपाधि प्राप्त की। उन्होंने जापान में ASCA एक्स-रे डेटा पर काम किया, फिर चंद्रा एक्स-रे सेंटर में चंद्र ऑपरेशन के पहले 10 वर्षों के लिए, और अब नासा के गोडार्ड स्पेस फ़्लाइट सेंटर में हैं। उन्हें एएएस रॉसी पुरस्कार मिला। अध्ययन के प्रमुख लेखक जियासिंटुची, आकाशगंगा समूहों में रेडियो घटना के विशेषज्ञ हैं। उन्होंने बोलोग्ना विश्वविद्यालय में पीएचडी की उपाधि प्राप्त की। वह CfA में पोस्टडॉक थीं और मैरीलैंड विश्वविद्यालय में आइंस्टीन की फेलो थीं, और अब वे नेवल रिसर्च लैब में हैं।

गैलेक्सी क्लस्टर डार्क मैटर, आकाशगंगाओं और दस लाख डिग्री प्लाज्मा के विशाल सांद्रता हैं। यह प्लाज्मा - गैस जहां इलेक्ट्रॉनों को उनके परमाणुओं से अलग कर दिया गया है - धीरे-धीरे एक्स-रे के रूप में विकिरण उत्सर्जित करके गर्मी खो देता है। कई समूहों की केंद्रीय चोटियों के आसपास, जहां पदार्थ केंद्रित होता है, प्लाज्मा इतना सघन हो जाता है कि क्लस्टर के जीवनकाल (कुछ अरब वर्ष) से ​​कम समय के पैमाने पर काफी तेजी से ठंडा हो जाता है। प्लाज्मा का घनत्व जितना अधिक होता है, उतनी ही अधिक एक्स-रे निकलती है और उतनी ही तेजी से ठंडी होती है। जैसे ही यह ठंडा होता है, यह सिकुड़ता है और सघन हो जाता है, और इसी तरह, एक भगोड़ा शीतलन प्रक्रिया में प्रवेश करता है। Left unchecked, this process should deposit vast quantities of cold gas in the cluster centers.

We know for a fact that the plasma cools down because we do observe those X-rays — but we don't find nearly as much cold gas in the cluster centers as such runaway cooling must deposit. This has been a puzzle for a long while, and the solution the astronomers converged upon is that there must be some source of additional heat in the central regions of clusters — their “cores” — that doesn't let the plasma cool below 10 million degrees or so.

Early Chandra X-ray images of galaxy clusters pointed to the likely source: the supermassive black holes (SMBH) that sit in the centers of the cluster central galaxies, pull in the surrounding matter, and eject a tiny part of it (just before it sinks irretrievably into the black hole) at nearly the speed of light back into the surrounding gas. Where those jets hit the gas, they blow huge bubbles in it, stir it, generate shocks like sonic booms, etc. (all of these features have been seen in the Chandra images of the cluster cores). The current wisdom holds that these processes together supply the needed heat to prevent runaway cooling from occurring, but at the same time are not so powerful that they blow up the whole plasma cloud, implying some kind of a gentle, self-regulated feedback loop may be occurring.


An invisible sphere surrounded by a donut

From our far-off view of this great black hole, it might look like a bright, flat ring. But that's not exactly the case.

We're largely seeing the "face" of the event horizon, like the face of a coin, as opposed to the side or edge, explained Chris Fryer, an astrophysicist at Los Alamos National Laboratory who had no role in the collaboration.

Yet from another view, we would see that the event horizon is not a flat disk with a big hole in the middle (where an enormous black hole lies). "It’s a donut sort of thing -- but not a frisbee," said Lai.

Still, we are viewing this black hole -- and the event horizon around it -- from an ideal angle. It's a bit like hovering above Earth and looking down onto the North Pole, said Bentz. This allows us to glimpse the ring around the rotating black hole, which scientists suspect is a great big sphere, like Earth.

It's an invisible sphere surrounded by a donut of hot gas, if you will.


Missing: One black hole with 10 billion solar masses

Astronomers are searching the cosmic lost-and-found for one of the biggest, baddest black holes thought to exist. So far they haven’t found it.

In the past few decades, it has become part of astronomical lore that at the center of every galaxy lurks a giant black hole into which the equivalent of millions or even billions of suns have disappeared. The bigger the galaxy, the more massive the black hole at its center.

So it was a surprise a decade ago when Marc Postman, of the Space Telescope Science Institute, using the Hubble Space Telescope to survey clusters of galaxies, found a supergiant galaxy with no sign of a black hole in its center. Normally, the galaxy’s core would have a kink of extra light in its center, a kind of sparkling cloak, produced by stars that had been gathered there by the gravity of a giant black hole.

On the contrary, at the exact center of the galaxy’s wide core, where a slight bump in starlight should have been, there was a slight dip. Moreover, the entire core, a cloud of stars some 20,000 light-years across, was not even in the middle of the galaxy.

“Oh, my God, this is really unusual,” Tod Lauer, an expert on galactic nuclei at the National Optical Astronomy Observatory in Tucson, Arizona, and an author on the paper, recalled saying when Postman showed him the finding.

That was in 2012. In the years since, the two researchers and their colleagues have been looking for X-rays or radio waves from the missing black hole.

The galaxy is the brightest one in a cluster known as Abell 2261. It is about 2.7 billion light-years from here, in the constellation Hercules in the northern sky, not far from the prominent star Vega. Using the standard rule of thumb, the black hole missing from the center of the 2261 galaxy should be 10 billion solar masses or more. Comparatively, the black hole at the center of the Milky Way galaxy is only about 4 million solar masses.

So where has nature stashed the equivalent of 10 billion suns?

One possibility is that the black hole is there but has gone silent, having temporarily run out of anything to eat. But another provocative possibility, Lauer and his colleagues say, is that the black hole was thrown out of the galaxy altogether.

उत्तरार्द्ध को साबित करना आकाशगंगाओं और ब्रह्मांड के विकास में कुछ सबसे हिंसक और गतिशील प्रक्रियाओं में अंतर्दृष्टि प्रदान कर सकता है, जिसके बारे में खगोलविदों ने सिद्धांतित किया है लेकिन कभी नहीं देखा है - टाइटैनिक बलों और घुमावदार दुनिया का एक नृत्य जो सितारों और ग्रहों को शून्य में उड़ा सकता है .

“It’s an intriguing mystery, and we’re on the case,” Postman said in an email. उन्होंने कहा कि आगामी जेम्स वेब स्पेस टेलीस्कोप में मामले पर प्रकाश डालने की क्षमता होगी।

"क्या होता है जब आप एक आकाशगंगा से एक सुपरमैसिव ब्लैक होल निकालते हैं?" Lauer asked.

Lauer is part of an informal group who call themselves Nukers. The group first came together under Sandra Faber of the University of California, Santa Cruz, in the early days of the Hubble Space Telescope. पिछले चार दशकों में, उन्होंने दूर की आकाशगंगाओं के अंतरंग दिलों में झाँकने के लिए हबल और अन्य नई सुविधाओं की तीक्ष्ण नज़र का उपयोग करते हुए, गैलेक्टिक नाभिक की प्रकृति को स्पष्ट करने की मांग की है।

उन्होंने कहा, "ए 2261-बीसीजी की कहानी," उन्होंने साहित्य में आकाशगंगा के औपचारिक नाम का जिक्र करते हुए कहा, "ब्रह्मांड में सबसे विशाल आकाशगंगाओं के साथ क्या होता है, आकाशगंगा के विकास के अंतिम बिंदु पर विशाल अंडाकार आकाशगंगाएं।"

ब्लैक होल इतने घने पिंड होते हैं कि प्रकाश भी उनके गुरुत्वाकर्षण के चंगुल से नहीं बच पाता है। वे परिभाषा के अनुसार अदृश्य हैं, लेकिन हंगामे - एक्स-रे और रेडियो चीख - सामग्री के अपनी मुट्ठी में गिरने के कारण पूरे ब्रह्मांड में देखा जा सकता है। 1960 के दशक में आकाशगंगाओं के केंद्रों में क्वासर की खोज ने सबसे पहले खगोलविदों को यह विचार करने के लिए प्रेरित किया कि इस तरह की आतिशबाजी के लिए सुपरमैसिव ब्लैक होल जिम्मेदार थे।

सदी के अंत तक, खगोलविद इस निष्कर्ष पर पहुंचे थे कि प्रत्येक आकाशगंगा में एक सुपरमैसिव ब्लैक होल है, जो सूर्य से लाखों से अरबों गुना अधिक विशाल है, अपनी छाती में। वे कहां से आए हैं - चाहे वे छोटे ब्लैक होल से बढ़े हों जो सितारों के पतन से बने थे, या ब्रह्मांड में किसी अन्य प्रक्रिया के माध्यम से बने थे - कोई भी निश्चित नहीं है। “There is a pit in every peach,” Lauer said.

लेकिन ये संस्थाएं अपने परिवेश को कैसे प्रभावित करती हैं?

1980 में, तीन खगोलविदों, मिशेल बेगेलमैन, मार्टिन रीस और रोजर ब्लैंडफोर्ड ने लिखा कि कैसे ये ब्लैक होल उन आकाशगंगाओं के विकास को बदल देंगे जिनमें वे रहते हैं। जब दो आकाशगंगाएं टकराती हैं और विलीन हो जाती हैं - पहले के ब्रह्मांड में एक विशेष रूप से सामान्य घटना - उनके केंद्रीय ब्लैक होल मिलते हैं और एक बाइनरी सिस्टम बनाते हैं, दो ब्लैक होल एक दूसरे का चक्कर लगाते हैं।

Begelman and his colleagues argued that these two massive black holes, swinging around, would interact with the sea of stars they were immersed in. Every once in a while, one of these stars would have a close encounter with the binary, and gravitational forces would push the star out of the center, leaving the black holes even more tightly bound.

Over time, more stars would be tossed away from the center. धीरे-धीरे, स्टारलाइट जो एक बार केंद्र में केंद्रित थी, एक व्यापक, विसरित कोर में फैल जाएगी, जिसमें केंद्र में एक छोटा सा किंक होगा जहां ब्लैक-होल बाइनरी अपना संभोग नृत्य कर रही थी। प्रक्रिया को "स्कोरिंग" कहा जाता है।

“They were way ahead of the game,” Lauer said of the three astronomers.

A scoured core was the kind of situation that Lauer and Postman thought they had encountered with Abell 2261. But instead of a peak at the center of the core, there was a dip, as if the supermassive black hole and its attendant stars had simply been taken away.

This raised the more dramatic possibility that the scenario envisioned by Begelman and his colleagues had played out: The two black holes had merged into one gigantic mouthful of nothing. The merger would have been accompanied by a cataclysmic burst of gravitational waves, space-time ripples predicted to exist by Einstein in 1916 and finally seen by the LIGO instruments a century later, in 2016.

If that burst was lopsided, it would have sent the resultant supermassive black hole flying through the galaxy, or even out of it, something astronomers had never observed. So finding the errant black hole was of the utmost importance.

Further scrutiny of A2261-BCG revealed four little knots of light within the diffuse core. Could one of them be harboring the black hole?

A team led by Sarah Burke-Spolaor of West Virginia University took to the sky with Hubble and the Very Large Array radio telescope in Socorro, New Mexico. Spectroscopic measurements by Hubble could tell how fast the stars in the knots were moving, and thus whether some massive object was needed to keep them together.

Two of the knots, they concluded, were probably small galaxies with small internal motions being cannibalized by the big galaxy. Measurements of the third knot had such large error bars that it could not yet be ruled in or out as the black hole’s location.

The fourth, very compact knot near the bottom edge of the core was too faint for Hubble, Burke-Spolaor reported. “Observing this knot would have required an overblown amount of time (hundreds of hours) observing with Hubble Space Telescope,” she said in an email, and so it also remains a candidate for the hiding spot.

The galaxy core also emits radio waves, but they didn’t help the search, Burke-Spolaor said.

“We were originally hoping the radio emission would be some kind of literal smoking gun, showing an active jet that points directly back to black-hole location,” she said. But the radio relic was at least 50 million years old, according to its spectral characteristics, which meant, she said, that the large black hole would have had ample time to move elsewhere since the jet turned off.

Next stop was NASA’s orbiting Chandra X-ray Observatory. Kayhan Gultekin of the University of Michigan, another veteran Nuker who was not on the original discovery team, aimed the telescope at the cluster core and those suspicious knots. No dice. The putative black hole would have to be feeding at one-millionth of its potential rate if it were there at all, Gultekin said.

“Either any black hole at the center is very faint, or it isn’t there,” he wrote in an email. The same goes for the case of a binary black-hole system, he said it would need to be eating very little gas to stay hidden.

In the meantime, Imran Nasim, of the University of Surrey, who was not part of Postman’s team, has published a detailed analysis of how the merger of two supermassive black holes could reform the galaxy into what the astronomers have found.

“Simply, gravitational wave recoil ‘kicks’ the supermassive black hole out of the galaxy,” Nasim explained in an email. Having lost its supermassive anchor, the cloud of stars around the black-hole binary spreads out, becoming more diffuse. The density of stars in that region — the densest part of the entire giant galaxy — is only one-tenth the density of stars in our own neighborhood of the Milky Way, resulting in a night sky that would appear anemic compared with our own.

All this is another reason that astronomers eagerly await the launch of the James Webb Space Telescope, the long-awaited successor to Hubble, which is now scheduled for the end of October. That telescope will be able to examine all four knots at the same time and determine whether any of them are a supermassive black hole.

“Here you see our great sophistication,” Lauer said. “Hey, maybe it’s in the knots! Hey, maybe it isn’t! Better search everything!”


Ask Ethan: Why Doesn’t Every Galaxy Have A Supermassive Black Hole?

There are some 400 billion objects flying through the Milky Way galaxy with enough mass that — if they were all made of hydrogen and helium atoms — they’d ignite nuclear fusion in their cores and become stars. Most of them actually are stars, but many of them are former stars, existing today as white dwarfs, neutron stars, or black holes. Of the black holes that we have, most of them fall into the category of “stellar mass” black holes, meaning that they arose from stars and have masses that individual stars also possess. But a few black holes grew to be much more massive, and at the center of the Milky Way lies our most massive black hole of all: the 4 million solar mass, supermassive behemoth known as Sagittarius A*. In fact, most galaxies have supermassive black holes, and that’s what Patreon supporter Steve Shaber wrote in to ask about:

“[You’ve said] that अधिकांश galaxies have a supermassive black hole at the center. I heard the same statement on television this morning. But why would any galaxy नहीं have a supermassive black hole? Do astronomers know for certain that some galaxies lack a black hole at the center — that there’s a hole (so to speak) where the black hole ought to be?”

Oh yes, yes we do know. Here’s the science behind the galaxies without a supermassive black hole at their centers.

10⁶ year) timescales, rather than all at once. Due to its close proximity to Earth, it’s possible that the Event Horizon Telescope could image its central region to even better spatial resolutions than 3C 279. (X-RAY: NASA/CXC/UNIV OF HERTFORDSHIRE/M.HARDCASTLE ET AL., RADIO: CSIRO/ATNF/ATCA)

When we look out at the galaxies in the Universe, they come not only in a variety of shapes, sizes, ages, and stellar populations, but also with a wide assortment of activity levels. Some galaxies emit X-rays and radio waves from their centers: a sign of their central black holes actively feeding on matter.

This electromagnetic emission fools many into believing that black holes — objects where gravity is so intense, that nothing, not even light, can escape from its gravitational pull — are somehow a paradox.

That’s not the case at all, though, because this emission doesn’t come from inside the event horizon, but exclusively from outside. The radiation, in fact, comes from matter that’s external to the black hole, from stars, globular clusters, gas, and other objects. When they get close enough to the vicinity of the black hole, the intense tidal forces, which can be quintillions of times stronger than the tides from the Earth-Moon system, rip them apart. That mass then becomes part of an accretion disk (or accretion flow), where it heats up, emits radiation, and much of it eventually falls in, where it grows the black hole in mass.

When we look out at the galaxies we see across cosmic time, many of them appear active. In fact, the image above comes from NASA’s Chandra’s X-ray telescope, and is one of the deepest images of the sky ever taken. More than 7 million seconds — the equivalent of about three months of continuous observation — went into observing this small patch of sky, and practically every point of light appearing in this image corresponds to an active, feeding, supermassive black hole at the center of a galaxy.

These black holes are truly a wonder to observe. We’ve learned, from what we’ve seen, that the Milky Way’s most massive black hole, of

4 million solar masses, is actually on the small side of things. Most galaxies of comparable sizes that are active have much larger black holes. Andromeda, which is at most about twice the mass of the Milky Way, has a black hole that’s more like

80–100 million solar masses. Many other galaxies have black holes reaching into the billions or even tens of billions of solar masses.

And, at the limits of our observational capabilities, we find galaxies from when the Universe was only a tiny fraction of its present age, less than a billion years old, that have supermassive black holes that are hundreds, or even close to a thousand, times as massive as our own.

I couldn’t blame you for thinking, based on the evidence of what we do see, that every galaxy in the Universe should have a supermassive black hole at its center. After all, only a fraction of the black holes that exist are supermassive, and only a fraction of the supermassive black holes that exist are active in any way. For example, the galaxy NGC 1277 is close enough and has a massive enough black hole that the Event Horizon Telescope should be able to image it directly, but its inactivity renders it unobservable via this direct method.

Furthermore, the supermassive black hole at the center of our own galaxy is the only one close enough to measure its mass from the motion of individual stars within it. It’s an eminently reasonable thought that every galaxy in the Universe should have a supermassive black hole, especially considering that the processes that we think lead to their formation:

  • early, very massive stars form,
  • some go supernova and some directly collapse,
  • their remnants dynamically interact with the surrounding matter,
  • causing them to sink to the proto-galaxy’s center,
  • where they merge,
  • and then these “seeds” of supermassive black holes accrete matter and grow,
  • leading to what we observe today,

ought to occur everywhere a galaxy is present.

But there’s another part to the story, and that’s what changes everything. Yes, we think that every galaxy — from the process of star-formation and evolution — should spawn the seeds of supermassive black holes, and that given enough time, those seeds should grow into bona fide supermassive black holes. As long as galaxies remain in isolation, it’s very difficult to imagine that something would come along to get rid of these monsters, since, when you work out the equations that govern energy and momentum conservation, you learn that you’d pretty much need something to come along that was more massive than the supermassive black hole if you wanted to gravitationally “kick” it out of the galaxy.

Sure, supernova explosions can kick smaller, stellar mass black holes out of a galaxy we’ve seen evidence for that occurrence in our own Milky Way relatively recently, in fact. But even the largest, most powerful supernova couldn’t kick a supermassive black hole out of a parent galaxy. There simply isn’t enough energy to get a mass that large moving with enough speed for it to achieve escape velocity.

But there is a way to do it: take another galaxy, one that’s more massive than at least the supermassive black hole you’re asking about, one that very likely also has its own supermassive black hole, and bring it close enough so that you get a gravitational interaction between the two galaxies.

The first observational evidence that such a happenstance could lead to a black hole getting kicked out of a galaxy was uncovered back in 2012, when a supermassive black hole was observed moving out of its host galaxy at a speed of about 5 million kilometers per hour: about 0.5% the speed of light. Above, you can see a picture of two galaxies — with both optical and X-ray data shown — where one of the galaxies is very unusual: it has X-ray emission that’s offset from the center, dominant in one direction, and is moving with a large speed relative to the host galaxy. If you’re interested in learning more, the galaxy is known as CID-42, and is located about 4 billion light-years away.

So what could be causing this?

The best explanation is that there was a recent collision between two galaxies, and that their supermassive black holes collided as well. Because of how gravitational waves work, with an inspiral, merger, and ringdown phase, large amounts of energy can be radiated away. In fact, whenever two black holes merge, about

10% of the mass of the smaller black hole is converted into gravitational radiation via Einstein’s ई = एमसी². That large energy conversion can sometimes “kick” the post-merger black hole, and in this case, it looks like it kicked it hard enough that it’s being ejected from the galaxy.

Now, you might worry — if you know quite a bit about energy and momentum — that the supermassive black holes ought to follow their host galaxies, and so if the galaxies merge, you’d expect that the supermassive black holes would remain with those galaxies post-merger as well.

Don’t doubt your intuition this is what usually happens, most likely. But there are certain parameters that can change the story. Remember the following facts:

  1. the correlation between galaxy mass and supermassive black hole mass is only a general one, and there are plenty of instances of high-mass galaxies with lower-mass black holes and lower-mass galaxies with higher-mass black holes,
  2. that when black holes merge, they’ll roughly follow the center-of-momentum frame for the two black holes,
  3. but that when galaxies merge, they’ll roughly follow the center-of-momentum for the gaseous (and dark matter) components of the host galaxies,
  4. and that if “fact 2” and “fact 3” give you different momentum vectors, it’s actually very easy for two galaxies to merge and produce a post-merger galaxy where the main pre-existing supermassive black holes have also merged, but are no longer part of that new galaxy.

Indeed, we might have reason to worry if we only ever saw this one example of a galaxy that’s losing a supermassive black hole, or if the data were more ambiguous about what’s happening, such as if another active black hole were part of the CID-42 system. (There isn’t one.)

But it’s definitively not the only example. We discovered a quasar, 3C 186, which we fully suspect is powered by a supermassive black hole, just like all quasars. Only, when we went looking for the host galaxy associated with this quasar, we found that it was moving at

2000 km/s, or about 0.7% the speed of light, relative to the quasar itself. It takes a huge amount of energy to displace a black hole like this, and quasars are often thought to “activate” in the aftermath of a galaxy merger.

Discovered in 2017, this system appears to exhibit similar properties to CID-42, only this time, the black hole is truly enormous at

1 billion solar masses. It’s eminently possible that gravitational waves are emitted more strongly in one direction than another, and the post-merger black hole will recoil in the opposite direction. The fact that gravitational waves can carry so much energy is very likely what’s propelling these black holes out of their host galaxies.

One of the place to look for these black holes in the process of being ejected, as astronomer Yashashree Jadhav noted back in 2019, is for galaxies whose “central” black holes are actually offset from their centers. Indeed, in many such galaxies, it’s noted that those black holes appear to be moving relative to the rest of the galaxy at high speeds: hundreds or even thousands of km/s, or between about 0.1% and 1% the speed of light.

Some of them could be binary supermassive black holes — which we have observed — but somehow where only one member is visible and the other isn’t. (That latter option is something that hasn’t been observed.) It’s possible that other dynamics caused these large black hole velocities, but it’s difficult to think of a mechanism that could impart so much energy to them that wouldn’t also affect the host galaxy similarly. Even the most powerful supernovae, for example, are hundreds of millions of time too weak to cause this effect.

The best story we have today, using only known physics and applying it to the full suite of what we’ve observed, indicates that there ought to be many galaxies out there, even large ones, that lost their supermassive black holes in a recent merger. Although we’ve seen quite a number of these galaxies that look suspiciously devoid of black holes, we have yet to find a supermassive black hole wandering through intergalactic space all by its lonesome.

When we put all of this together, it weaves a remarkable tapestry for the story of supermassive black holes. Yes, most galaxies have one, and with every merger, burst of central star formation, or absorption of satellite galaxies, the central black hole will only grow. But occasionally, major (or modest) mergers may lead to supermassive black hole mergers, and they can kick the resultant supermassive black hole out of the host galaxy entirely. We’ve seen some evidence for this, but there are plenty of additional signals and consequences that should arise if this is the case.

There should be many galaxies, particularly in the richest regions of galaxy clusters, that house only very small supermassive black holes, or possibly even none at all.

Galaxies like the Milky Way, with very low-mass supermassive black holes for their sizes, might not be on their first supermassive black holes we may have lost an earlier, more massive one some time ago.

And we should have supermassive black holes populating intergalactic space, where they might transit in front of background light sources, causing an effect like gravitational microlensing. Unless something is done to mitigate the effects of satellite pollution, however, this last effect might be practically impossible to detect.

Right now, the only mechanism we know of that could separate supermassive black holes from their host galaxies involve a dual merger — of black hole-black hole mergers alongside a galaxy-galaxy merger — where the final momenta of the resulting black holes and galaxies are sufficiently different from one another.

But to learn how common supermassive black hole ejections are, what fraction of galaxies have lost them, and whether there are other mechanisms for black hole ejection (or not), will require further scientific study. Furthermore, learning how (and whether) supermassive black holes regrow is also a tremendous unknown.

However, one thing is certain, whether we like it or not: not every galaxy always has a supermassive black hole, and no matter how much time it’s spent growing one, a merger with the right properties can always take it away. While it might be tempting to make blanket statements that all galaxies have supermassive black holes, the real Universe, as is so often the case, is full of surprising ways to get even the dirtiest of jobs done.


Stellar Black Hole Is So Massive It Shouldn't Exist

Editor's Note: The findings of this study have been called into question because of a potential error in the analysis of starlight from the companion star. That error would mean the black hole is about the size of our sun, rather than 70 times the mass of our sun.

A gigantic stellar ब्लैक होल 15,000 light-years from Earth is twice as massive as what researchers thought was possible in our own galaxy.

The black hole is 70 times more massive than the sun, the scientists wrote in a new study. Previously, scientists thought the mass of a stellar black hole, formed from the gravitational collapse of massive stars, couldn't exceed 30 times that of the sun.

"We thought that very massive stars with the chemical composition typical of our galaxy must shed most of their gas in powerful stellar winds as they approach the end of their life," lead study author Jifeng Liu, deputy director-general of the Chinese Academy of Sciences' National Astronomical Observatories, एक बयान में कहा. "Therefore, they should not leave behind such a massive remnant."

It is thought that our Milky Way galaxy contains some 100 million stellar black holes, yet scientists have discovered only about two dozen of them, according to the statement. That's because, until a couple of years ago, the only way scientists could discover these giant beasts was by detecting the X-rays they emitted while they chomped away at their stellar companions. But most black holes in our galaxy don't have much of an appetite and thus don't release X-rays, the researchers explained in the statement.

So Liu and his team turned to another method: They scanned the skies with China's Large Sky Area Multi-Object Fiber Spectroscopic Telescope. Using this telescope, they searched for stars that orbit seemingly invisible objects, held on tight by the object's gravity. That's how the researchers came across one star 15,000 light-years away that was dancing around nothing &mdash but was held in an orbit by something that could only be a black hole, they wrote.

After finding the star, which they named LB-1, the researchers used two huge optical telescopes &mdash the Gran Telescopio Canarias in La Palma, Spain, and the Keck I telescope in Hawaii &mdash to determine the mass of the star and its black hole companion. They found that the star was eight times more massive than the sun and orbited a black hole 70 times more massive than the sun. The star orbited the black hole every 79 days, the researchers reported.

The black hole "is twice as massive as what we thought possible," Liu said in the statement. "Now, theorists will have to take up the challenge of explaining its formation." Recently, astronomers have been challenged by discoveries that point to the existence of black holes that are more massive than experts thought was possible. For example, the Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory (LIGO) and Virgo gravitational-wave detectors have spotted ripples in space-time caused by the collision of black holes in distant galaxies, and these black holes are more massive than expected, according to the statement.

"This discovery forces us to re-examine our models of how stellar-mass black holes form," LIGO director and University of Florida professor David Reitze, who was not involved in the study, said in the statement. "This remarkable result, along with the LIGO-Virgo detections of binary black hole collisions during the past four years, really points towards a renaissance in our understanding of black hole astrophysics."

The findings were published Nov. 27 in the journal प्रकृति.

A gigantic black hole 15,000 light-years from our planet is twice as massive as what researchers thought was possible in our own galaxy.

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Scientists generally believe that there are two types of black holes.

The more common stellar black holes - up to 20 times more massive than the Sun - form when the centre of a very big star collapses in on itself.

In my opinion, per the alternative perspective provided by the 'The Evolutioning of Creation: Volume 2', what is missing is an understanding of matter as a whole. To my way of thinking, 'whole matter' is conglomeration of ordinary matter and dark matter. So scientists have to stop thinking of dark matter as being distinguishable from ordinary matter. Wherein the creation of matter as a whole induces a complementary displacement, or warping in the dark energy medium of the space-time fabric, its promulgation is interdependent on its insistence and persistence. For within this warping, there is yet another perturbation in the whole matter created an almost indistinguishable dual relationship of newly created positive density matter in an envelopment of negative density matter. This complementary displacement insulates the newly created positive density matter in an envelopment of negative density matter. This envelope of negative density matter, known as dark matter, then infiltrates the spaces in matter, providing it with the ability to interact, bond, and evolve. Indeed it would require much more dark matter to fill the spaces among ordinary matter down to its smallest constituent parts.

Rather consider that dark matter is what engenders the force of gravity for ordinary matter to bond, then the accretion and accumulation of ordinary matter is just the resultant consequence of this force. In which case it can be interpreted, that dark matter is responsible for density of ordinary matter in a whole matter perspective. Such is it that gravitational lensing is representative of this relationship as well. Where one assumes the relative density of ordinary matter as an influence in the gravitational distortion of the spacetime fabric, it is really the dark matter envelopment of the ordinary matter that is in play here. The visibility and complexion of ordinary matter is just a result of this whole matter interaction.

Still if we are to agree with the expectation of dark matter to meet the expectation of its contribution in the scheme of the total mass-energy density in the universe, then one must consider that there is an excess of dark matter outside of the whole matter conglomeration. So for dark matter to meet the expectation of its contribution in the scheme of the total mass-energy density in the universe. So where the universe's total energy is broken down to as 68% dark energy, 27% mass-energy via dark matter, and 5% mass-energy via ordinary matter, the percentage of energy distribution suggests a differing evolutionary purpose for dark matter. As suggested of these hypothetical particles, dark matter is theorized to account for the missing gravitational energy required to keep galaxies from flying apart. If dark matter is to truly account for 85% of the missing matter required to account for the missing gravitational energy, then dark matter must pervade every space between ordinary matter. Like the hypothetical graviton, dark matter density mirrors that of ordinary matter density in effect, negative mass density and positive mass density. And even though ordinary matter (positive mass density) reveals its coherency in particle form upon detection, dark matter (negative mass density) does not.

In which case it would then follow that dark matter can be accumulated, separate of ordinary matter. It would therefore also follow that the gravitational force is more representative of negative density mass than positive density mass. Therefore it would not be a great leap of imagination to view the notion of black holes as made up only of dark matter. Example: Upon this hypothesis then, one can expect that there is a require transition to separate ordinary matter from its complementary dark matter. It starts first with the disintegration of matter, as a whole, as it interacts with the event horizon of the black hole. As the positive density mass is 'squeezed' upon its own gravitational acceleration toward the black hole, liken to the spaghettification effect, its matter changes to allow for its disintegration via transmutation and the massive release of photons due to alpha decay and beta decay. This is the effect wherein positive density mass is collected within the event horizon, into a plasma, increasing its photon density. This 'squeezing' effect is like extracting out the dark matter from the whole matter, allowing for the ordinary matter to be reduced to its smallest constituent components. The dark matter is then absorbed into the black hole, and the remnants of ordinary matter are discarded and radiated out at high velocity back into the cosmos to start, once again, to reintegrated into the universe via bonding and evolving.

Sensationalized headline misleads the average lay person that this new black hole discovery somehow purports a century of scientific foundation. It could not be further from the truth. The truth is that whatever we imagine as the limits of our knowledge, only limits our ability to accept the next fantastic discovery. While the detected gravitational signals have been analyzed as the effects of a gigantic merger of two black holes, there may be other explanations yet to be revealed.

The problem with the expectation that black holes must be a certain size has its foundation in the expectation of it being a positive density mass gravitational singularity, in accordance with the Schwartzchild radius calculations. However if we apply the understanding of a black hole as being a negative density mass gravitational well, the size is of no consequence because dark matter is expected to be more energy dense than ordinary matter.

Indeed while there continue to be discoveries, or evidence thereof, of extraordinarily large black holes or considered larger than normal galaxies as seen from billions of years ago, or even unto what we have concluded as our limit as proposed of the expected Big Bang, scientist do not still have a definitive perspective of what that means for cosmogony. The Big Bang is more representative of our theory for an inflationary universe, than it is for how our universe began its reverse engineering.

That is not to say the existing presentation of collective theories is not safely ensconced in the scientific method. We just shouldn't limit ourselves when opening up new paths of thought. While we let the math guide us, we should still be open to greater possibilities within the unobservable universe.

A gigantic black hole 15,000 light-years from our planet is twice as massive as what researchers thought was possible in our own galaxy.

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वीडियो देखना: A supermassive black hole goes missing puzzling scientists (दिसंबर 2022).