Почему сверхмассивные черные дыры не могут слиться? (или они могут?)

Статья CNet Астрономы обнаруживают две сверхмассивные черные дыры в спирали смерти, связанные с Обнаружением Бинарного Квазара с близким разделением в Сердце галактики слияния ~ 0,2 и его значениях для низкочастотных гравитационных волн (доступно в ArXiv ) и говорят:

Сверхмассивные черные дыры обычно находятся в центре галактик, включая нашу собственную, и во время слияния галактик они заканчивают тем, что начинают танец смерти, вращаясь вокруг друг друга в почти бесконечном вальсе, пока, наконец, не сольются. Тем не менее, исследователи в настоящее время неясно, сколько времени требуется для слияния черных дыр - или даже если они вообще сливаются.

«Это большая проблема для астрономии, потому что мы не знаем, сливаются ли сверхмассивные черные дыры», - сказала Дженни Грин, профессор астрофизических наук в Принстоне и соавтор исследования. «Для всех, кто занимается физикой черных дыр, это, по наблюдениям, давняя головоломка, которую мы должны решить».

Эта головоломка называется «проблема окончательного разбора». Некоторые астрономы считают, что как только две сверхмассивные черные дыры подойдут достаточно близко друг к другу, сократив расстояние до 1 парсек (3,2 световых года), они могут танцевать вечность.

Вопрос: Если окажется, что сверхмассивные чёрные дыры не могут слиться или им трудно это сделать, каковы могут быть причины?

Основная проблема - момент импульса. Для слияния двух гравитационно связанных объектов (будь то черные дыры, сверхмассивные черные дыры, планеты, звезды и т. Д.) Они должны потерять достаточный момент импульса, чтобы их орбитальное разделение стало достаточно малым. Среднее орбитальное разделение (большая полуось) полностью определяется угловым моментом орбиты (по крайней мере, в классической механике; я не знаю, верно ли это для релятивистских ситуаций, таких как слияние черных дыр, когда они сближаются). Удаление момента импульса требует взаимодействия с другими объектами.

Когда две галактики сливаются, их сверхмассивные черные дыры имеют угловой момент. Благодаря явлению, известному как «динамическое трение», гравитационные взаимодействия с другими звездами приводят к истощению черных дыр большей части их углового момента, пока они не окажутся в пределах нескольких парсек или около того друг от друга. В этот момент черные дыры отбросили все звезды, которые были в регионе, и (по-видимому) ничего не осталось для динамического трения, чтобы ослабить их угловой момент. Как только черные дыры достаточно близко (я не знаю, насколько близко), излучение гравитационных волн приведет к потере орбитальной пары оставшегося момента импульса, и слияние станет неизбежным.

Итак, чтобы ответить на ваш вопрос , причина, по которой сверхмассивные черные дыры не могут слиться, заключается в том, что они расположены слишком близко друг к другу, чтобы в центре галактики оставался какой-либо оставшийся материал (звезды, газ и т. Д.), Чтобы убрать момент импульса из орбитальная пара, уже удалившая сам материал, но не достаточно близко для излучения гравитационных волн, чтобы убрать момент импульса достаточно быстро, чтобы их слияние произошло в ближайшее время (в астрономическом смысле).