Kas supermassiivsed mustad augud liituvad peagi?

Vaatlused üle miljardi valgusaasta kaugusel asuva galaktika üha kiiremini tuksuvast südamest annavad lootust, et juba järgneva mõne aasta jooksul võib meil avaneda võimalus saada tunnistajaks ühele universumi haruldasemale ja astronoomide seas oodatumale nähtusele - kahe supermassiivse musta augu põrkumisele ja ühinemisele.

Jutt käib elliptilisest galaktikast kataloogitähisega SDSS J1430+2303, mis asub Linnuteest 1,11 miljardi (1100 miljoni) valgusaasta kaugusel ning mille heledas keskmes peaks kõigi eelduste kohaselt asuma kaks üksteise ümber tiirlevat supermassiivset musta auku. Nende kombineeritud mass võib meie Päikest ületada 200 miljonit korda.

SDSS J1430+2303 galaktika foto keskel.

Viimastel aastatel erinevates lainepikkustes tehtud vaatlustega on pandud tähele, et kõnealuse galaktika keskmest pärinev kiirgus näib võnkuvat. Kusjuures selle võnkumise tihedus on lühenenud kolme aasta jooksul oluliselt - umbes aastalt ühele kuule. Üheks juhtivaks teooriaks on, et selline kiirenev võnkumine on põhjustatud üksteisele üha lähenevate supermassiivsete mustade aukude ümber keerlevate tolmu- ja gaasiketaste kohtumisest. Kuigi meie teadmised selliste eksootiliste kehade omaduste kohta on kergelt öeldes lünklikud, on osad astrofüüsikud veendunud, et selline astronoomilises mõttes kibekiire muutus ennustab kohe-kohe* aset leidvat mustade aukude liitumist üheks veelgi suuremaks mustaks auguks.

All simulatsioon kahe supermassiivse musta augu tiirlemisest üksteise ümber.

Olgugi, et alates 2015. aastast on inimkonnal olnud võimekus tuvastada mustade aukude (ja neutrontähtede) liitumist niinimetatud gravitatsioonilainete detektorite abil, ei ole nendest taolise suursündmuse puhul abi. Nimelt on LIGO ja Virgo nimesid kandvad gravitatsioonidetektorid ehitatud tuvastama liitumisi lainepikkustes, kus osalevate mustade aukude massid jäävad kuhugi sajakonna Päikese massi juurde ja alla seda. Kümnetes ja sadades miljonites Päikese massides mõõdetavate mustade aukude liitumiste uurimiseks läheks meil tarvis detektoreid, mille interferomeetriteks nimetatud seadeldised oleksid miljoneid kilomeetreid pikad. Selline detektor või õigemini üksteisest kaugel asuvad detektorid, mille peab paigutama Päikese orbiidile, on arenduses LISA (Laser Interferometer Space Antenna) nime all ning valmida võiks see millalgi järgmise aastakümne lõpus.

Tugevalt stiliseeritud kujutlus gravitatsioonidetektorist Päikese orbiidil. Sinine spiraal peaks kujutama selle abil tuvastatavaid gravitatsioonilaineid.

Õnneks kaasneb supermassiivsete mustade aukude liitumisega lisaks gravitatsioonilistele lainetele ka tugev kiirgus pea terves elektromagnetspektris. Ühesõnaga peaks seda olema võimalik vaadelda muuhulgas ka nähtavas valguses. Sellise valguse heleduse muutused ajas annaksid meile enneolematut infot taoliste sündmuste kohta ning parandaksid oluliselt meie arusaamu supermassiivsete aukude liitumisest ja moodustumisest. Arusaadavatel põhjustel hoitakse sellel kaugel galaktikal üsna kiivalt silma peal.

Uurimuse SDSS J1430+2303 keskme perioodiliste muutuste kohta röntgenkiirguses leiab siit: https://arxiv.org/abs/2208.11968

*Kohe-kohe on suhteline mõiste. Kuna antud galaktika asub meist 1,1 miljardi valgusaasta kaugusel, näeme me selle puhul sündmusi, mis leidsid aset 1,1 miljardit aastat tagasi.