우주에서 가장 큰 블랙홀 인 초대형 블랙홀은 대부분의 은하의 중심에 존재하는 것으로 생각됩니다. 은하가 충돌하면 중앙 블랙홀도 모여 결국 이진 쌍에 정착합니다. 이 바이너리 블랙홀이 서로 향해 나선형으로, 그들은 시공간 곡률에서 강력한 중력파, 잔물결을 방출합니다. 2015 년에 LIGO (Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory)는 병합 이진 블랙홀 쌍에서 첫 번째 중력파를 감지했습니다.
갤럭시 합병 중에 정확히 초대적인 블랙홀이 쌍을 형성하는 방법은 지금까지 잘 이해되지 않았습니다. 뉴욕시의 Flatiron Institute의 CCA (Center for Computational Astrophysics)의 연구팀은이 문제를 조사하기 위해 수치 시뮬레이션을 수행했습니다. Journal Physical Review Letters에 발표 된 결과는 은하계 충돌의 혼란스러운 여파 동안 초대형 블랙홀이 어떻게 중력으로 묶여 있는지 보여줍니다.
연구원들은 충돌하는 동안 은하를 구성하는 가스와 별의 복잡한 움직임을 따르기 위해 Smoothed Particle 유체 역학이라는 기술을 사용했습니다. 그들은 두 개의 디스크 은하가 병합 된 후에는 블랙홀이 상대적으로 멀리 떨어지기 시작하더라도 초대형 블랙홀이 이진 쌍을 형성한다는 것을 발견했습니다. 이것은 은하의 별과 가스가 일종의 접착제 역할을하며 중력 상호 작용을 통해 블랙홀을 함께 잡고 있기 때문입니다.
“우리의 시뮬레이션은 은하계 합병 중에 초대형 블랙홀이 어떻게 결합 된 쌍을 형성하는지 보여줍니다. 이는 결국 중력파를 병합하고 방출하는 데 필요한 단계입니다. 블랙홀 합병으로 인한 중력파에 대한 리고 관찰은 Galaxy 합병의 역학에 대한 간접적 인 통찰력을 제공하고 있습니다.”라고 Heidelberg 이론 연구소의 Astrophysics의 CCA 회원이자 Astrophysics 교수 인 Volker Springel은 말했습니다.
시뮬레이션은 별과 가스가 더 많은 은하가 덜 밀도가 높은 은하보다는 초대형 블랙홀을 더 단단한 바이너리 쌍에 묶을 수 있음을 보여줍니다. 이 시뮬레이션에서 생성되는 이진 블랙홀의 특성은 Ligo가 만든 이진 블랙홀의 관찰과 일치합니다.
이 연구는 Galaxy 합병의 물리학에 대한 중요한 통찰력을 제공합니다. 이러한 통찰력은 블랙홀 병합에서 미래 중력파 신호를 감지하고 해석하고 시간이 지남에 따라 은하의 진화를 이해하는 데 중요합니다.
