¿Se puede observar la fusión de dos agujeros negros supermasivos, y qué resolución se necesitaría para observar tal evento?

La respuesta de Dave Consiglio describe lo difícil que sería detectar la radiación electromagnética de la fusión de BH (el cálculo de Dave fue en realidad para los llamados agujeros negros de “masa estelar” – aquellos con masas [matemáticas] <50 M _ {\ odot} [/ matemáticas] ; los agujeros negros supermasivos tienen masas [matemáticas] \ gtrsim 10 ^ 5 M _ {\ odot} [/ matemáticas]).

Pero, como han aludido otras respuestas, también podemos detectar las ondas gravitacionales de la fusión de los agujeros negros. En resumen, lo que sucede es que tienes dos agujeros negros orbitando uno alrededor del otro (en realidad, alrededor de su centro de masa común). Pero … las ondas gravitacionales se llevan parte de la energía del sistema, reduciendo la órbita hasta que los dos agujeros negros se unen.

LIGO ha detectado ondas gravitacionales de las fusiones de agujeros negros con masas alrededor de [math] 50 M _ {\ odot} [/ math] en masa combinada. Pero, ¿qué pasa con los agujeros negros supermasivos, como pregunta la pregunta?

Desafortunadamente, LIGO no investiga el rango de frecuencia correcto para detectar ondas gravitacionales provenientes de la fusión de dos SMBH. Entonces, en este momento, no podemos detectar tal evento.

Sin embargo, dos próximos proyectos deberían poder sondear este régimen. La Antena Espacial Europea de Interferometría Láser (eLISA), que opera con un principio similar al LIGO, probará el régimen de binarios SMBH de [math] 10 ^ 4 – 10 ^ 7 M _ {\ odot} [/ math].

Mientras tanto, Pulsar Timing Arrays podrá detectar fusiones binarias SMBH aún más masivas, con masas [matemáticas]> 10 ^ 8 M _ {\ odot} [/ matemáticas]. En particular, se espera que los PTA sean sensibles a un fondo siempre presente de ondas gravitacionales (un “fondo estocástico”) resultante de muchas fusiones de SMBH durante todo el tiempo cósmico.

Ligo / Virgo ya ha observado fusiones de agujeros negros de una escala mucho menor, sin embargo, las fusiones de agujeros negros supermasivos deben ser muy raras. Esto solo se llevaría a cabo como resultado de las fusiones de galaxias y cualquier simulación que haya visto de las fusiones de galaxias muestra que es probable que tarden muchos millones de años en establecerse hasta el punto en que pueda tener lugar una fusión de agujeros negros.

Un agujero negro supermasivo tiene un radio de, seamos generosos, 3 mil millones de kilómetros. Dos de ellos fusionados tendrían un diámetro combinado de aproximadamente 10 ^ 10m. Un año luz es de unos 10 ^ 16m. Digamos que podemos resolver 1 milisegundo de arco. Usando trigonometría (10 ^ 15 ÷ tan (1 / 3,600,000)), tenemos un valor de 10 ^ 23 metros. 10 millones de años luz. Así que veríamos tal fusión en nuestras galaxias más cercanas. Aunque esto ignora el hecho de que tanto los agujeros negros como el espacio son, bueno, negros. Por lo tanto, necesitaríamos una resolución mucho más alta para ver tal fusión, tal vez 20 micro-segundos de arco. Lamentablemente, no creemos que haya agujeros negros binarios de este tamaño en nuestras galaxias más cercanas. : ‘(

Los agujeros negros supermasivos son cuásares estabilizados. Al estabilizarse, han perdido gran parte de la masa, pero lo que se retiene se mueve en órbita sincrónica, por lo que los rayos gamma solo se expulsan cuando se absorbe una nueva masa. La fusión de dos de estos agujeros negros daría como resultado que el agujero negro fusionado revierta a un cuasar.

Big Bang de David Wrixon EurIng sobre la gravedad cuántica explicada

Mi próxima publicación, que espero se publique en las próximas dos o tres semanas, debería aclarar esto y muchos otros temas relacionados con Black Hole.

Aunque no podemos observar la fusión directamente, ya podemos observar los efectos de su colisión, es decir, las ondas de gravedad. Básicamente son el resultado de colisiones entre dos objetos de increíble masa. Creamos un dispositivo llamado LIGO hace unos años, y más recientemente VIRGO, que mide los efectos.