초대형 블랙홀이 병합되지 않는 이유는 무엇입니까? (또는 그들이 할 수 있습니까?)

CNET의 기사 천문학 자들은 죽음의 나선 두 블랙홀 발견 에 대한 링크 AZ ~ 0.2 저주파 중력 파도를위한 갤럭시와 시사점을 병합의 심장에 근접 분리 바이너리 퀘이사의 발견 (에서 사용할 수를 ArXiv ) 다음과 같이 말한다를 :

초 거대 블랙홀은 일반적으로 우리 자신을 포함하여 은하의 중심에서 발견되며, 은하 합병 중에는 죽음의 춤을 시작하여 거의 끝이없는 왈츠에서 서로 합쳐져 마침내 병합됩니다. 그러나 연구자들은 현재 블랙홀이 합병되는 데 걸리는 시간이나 실제로 합쳐지는 시간에 대해 확실하지 않습니다.

프린스턴의 천체 물리학 교수이자이 연구의 공동 저자 인 제니 그린 (Jenny Greene)은“초 거대 블랙홀이 합쳐질 지 모른다는 것은 천문학의 주요 난처한 일”이라고 말했다. "블랙홀 물리학의 모든 사람들에게 이것은 관찰해야 할 오랜 퍼즐입니다."

이 퍼즐은 "최종 파섹 문제"라고 불립니다. 일부 천문학 자들은 두 개의 초 거대 블랙홀이 서로 충분히 가까워져 거리가 1 파섹 (3.2 광년)으로 줄어들면 영원 토록 춤을 추게 될 것이라고 생각합니다.

질문 : 초대형 블랙홀이 합쳐질 수 없거나 힘든 시간을 보냈다면 그 이유는 무엇입니까?

주요 문제는 각 운동량입니다. 중력에 구속 된 물체 두 개 (블랙홀, 초 거대 블랙홀, 행성, 별 등)를 병합하려면 궤도 분리가 충분히 작아 질 수 있도록 충분한 각 운동량을 흘려야합니다. 평균 궤도 분리 (반-주축)는 궤도의 각 운동량에서 온전히 결정됩니다 (적어도 고전 역학에서는; 블랙홀이 서로 가까워 질 때 병합과 같은 상대 론적 상황에 해당되는지는 모르겠습니다). 각도 운동량을 제거하려면 다른 물체와의 상호 작용이 필요합니다.

두 은하가 합쳐지면 초 거대 블랙홀은 각운동량을 가진다. "동적 마찰"이라는 현상을 통해 다른 별들과의 중력 상호 작용은 몇 개의 파섹 (parsecs) 정도가 될 때까지 각 운동량의 블랙홀을 수액으로 만든다. 이 시점에서, 블랙홀은 그 지역에 있던 모든 별들을 튀어 나 왔으며, 아마도 각 마찰력이 그들의 각 운동량을 흡수하기 위해 남은 것은 없을 것입니다. 일단 블랙홀이 충분히 가까워지면 (머리 꼭대기에서 얼마나 가까운 지 모릅니다), 중력파의 방출이 남아있는 각 운동량의 궤도 쌍을 흡수하고 합병이 불가 피해집니다.

따라서 귀하의 질문 에 대답하기 위해, 초대형 블랙홀이 합쳐질 수없는 이유는 그것들이 너무 가깝기 때문에 은하 중심에 남아있는 물질 (별, 가스 등)이 없어서 각 운동량을 제거 할 수 없기 때문입니다 궤도 쌍은 이미 물질 자체를 제거했지만 중력파의 방출이 머지 않아 (천문학적 의미에서) 합병이 일어날 수있을만큼 각운동량을 빠르게 제거 할만큼 충분히 근접하지는 않다.