Spørgsmål:
Hvorfor tror vi, at de supermassive sorte huller i midten af ​​to sammensmeltede galakser selv ville smelte sammen?
asgallant
2015-12-29 07:15:28 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Når jeg lytter til podcasts eller ser youtube-videoer af astronomer, der diskuterer galakse-fusioner, hører jeg ofte tale om, hvordan de supermassive sorte huller i deres centre selv smelter sammen under eller kort efter sammenstødet. Hvorfor tror vi, at dette er tilfældet?

A priori, jeg ville forvente, at SMBH'er opfører sig på samme måde som alle andre galaktiske objekter. De kan være usædvanligt massive, men fysisk er de stadig små i forhold til det enorme tomme rum mellem stjerner i en galakse. Kollisioner mellem objekter (ikke medregnet gigantiske skyer af gas og støv) ville være usædvanligt sjældne, så hvorfor laver vi en undtagelse for SMBH'erne?

Jeg kunne se en sag for dem at smelte sammen i (sjældne?) eksempel, hvor værtsgalakserne rammer hinanden på en sådan måde, at det gensidige massecenter tilfældigvis falder sammen med deres individuelle massecentre. I så fald kunne SMBH'erne være tæt nok på at kredse om hinanden og miste energi til tyngdekraftsbølger og til sidst fusionere. Jeg vil tro, at dette scenarie dog er ret sjældent. Jeg finder det mere plausibelt, at en gennemsnitlig galakse-fusion ville forlade SMBH'erne uafhængigt af hinanden omkring den kombinerede galakse, for langt fra hinanden til at miste nogen signifikant kinetisk energi til tyngdekraftsbølger.

Astronomerne, der taler om galaktiske fusioner kender meget mere end jeg ved om emnet, så jeg formoder, at der er mangler i mine antagelser eller min forståelse af fysikken. Hvad mangler jeg?

Godt spørgsmål, så stort. Jeg er bange for, at jeg ikke kan svare på det.
To svar:
pela
2015-12-29 19:33:35 UTC
view on stackexchange narkive permalink

SMBH'erne befinder sig i bunden af ​​de galaktiske potentialer, som domineres af galaksernes mørke stofhaloer. Men selvom mørkt stof dominerer tyngdekraften, forårsager kollisioner mellem gas og støvpartikler i det interstellare medium nok friktion til, at den baryoniske komponent i galakserne bremses. Dette vil medføre, at de andre komponenter i galakserne også decelererer gennem tyngdekraft.

Desuden er trods mørkt stof (og i praksis stjerner og sorte huller, da de er så små) kollisionsløse, der er flere måder at "slappe af" på, dvs. at udvikle sig mod en ligevægt. I sammenhæng med sammensmeltning af galakse er den vigtigste mekanisme (tror jeg) "voldelig afslapning", hvor den hurtige ændring af tyngdepotentialet får partikler til at slappe af, f.eks. mere massive partikler har tendens til at overføre mere energi til deres lettere naboer og bliver så tættere bundet og synker mod centrum af tyngdepotentialet.

Selvom SMBH'er er ..., ja, supermassive, vil potentialet (normalt) være domineret af mørkt stof, gas og stjerner, så det nye tyngdepotentiale vil også få SMBH'erne til at søge mod bunden på samme måde og til sidst fusionere.

Hvis jeg forstår, hvad du sagde korrekt, så er det ikke kun SMBH'erne, der ville bevæge sig til centrum af de sammensmeltede galakser - stjernerne, gasen og støvet i kernerne i stamfadergalakserne ville også have tendens til at migrere til det nye centrum som godt. I så fald kan den galaktiske fusion resultere i en fodringsvanskab for SMBH'erne, der kulminerer med deres egen fusion. Er det plausibelt?
Dette er et meget godt spørgsmål og faktisk ikke så trivielt som man måske tror. Dette er uden for mit felt, men jeg tror, ​​de fleste svar om dette emne kommer fra numeriske simuleringer, da de sager, der kan løses analytisk, er for idealiserede. Et uvirialiseret system, såsom to sammensmeltede galakser, vil udvikle sig til en virialiseret tilstand, som ikke bare er et sammenbrud af alt. N-body-simuleringer viser, at systemet i starten kontraherer hurtigt (i en tidsskala af størrelsen af ​​frit faldstiden) til en kompakt konfiguration, ... [fortsat]
... hvorefter en række ekspansions- og sammentrækningsfaser finder sted, hvor partikler udveksler energi. En betydelig brøkdel af partikler hænges også ud til store radier, hvilket resulterer i en mere udstrakt glorie, men jeg tror, ​​at SMBH'erne vil smelte sammen i en indledende, kompakt fase. Hvis du vil vide mere, kan jeg anbefale Mo, Bosch og White's Galaxy Formation and Evolution, Cha. 5 og 12.4 (du kan finde en gratis pdf-version).
Dejligt svar. Også "Voldelig afslapning" er et af mine foretrukne astrofysiske udtryk.
@Thriveth: Det er mit foretrukne Björk-album.
Nej [,] (https://en.wikipedia.org/wiki/Violently_Happy) vent ...
Hvor meget ved vi om den forventede tidsskala for SMBH'erne at fusionere?
@KeithThompson: Jeg tror, ​​det er større til mindre masse BH'er. Noget som
Peter Erwin
2016-04-13 02:37:19 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Det korte svar er " dynamisk friktion": massive genstande, der bevæger sig gennem et felt med mindre massive genstande, skaber et "kølvand", der trækker tilbage på dem, hvilket fører til tab af energi. Fordi SMBH'erne er meget mere massive end stjernerne, gassens molekyler og atomer og mørke stofpartikler (uanset hvad de måtte være), er de især tilbøjelige til dette. Nettoeffekten er, at SMBH'erne mister energi og bosætter sig i midten af ​​det (kombinerede) system.

Når de først er dannet i en binær, kan de også miste energi via 3-kropsmøder med stjerner i nærheden af ​​( kombineret) galakse center: en stjerne interagerer med SMBH-binæren og vinder energi (sædvanligvis udkastet fra galakse-kernen), mens den binære mister energi ved at krympe. Massive elliptiske galakser har ofte stjernekerner med lav densitet, som normalt antages at være relikvierne fra en eller flere runder af SMBH-binære fusioner. Hvis der er masser af gas i galaksen, kan de binære også krympe via gravitationsinteraktioner med gassen.

Spektakulær forklaring, tak for det.


ⓘ
Denne spørgsmål og svar blev automatisk oversat fra det engelske sprog.Det originale indhold er tilgængeligt på stackexchange, som vi takker for den cc by-sa 3.0-licens, den distribueres under.
Loading...