Galaksilerin çarpışması kolay bir olay değildir ancak milyonlarca yıl sürer. Bu süre zarfında, iki büyük yıldız sistemi yavaş yavaş birleşerek, çekimsel çekimleri onları birbirine yaklaştırıyor. Her galaksinin kalbinde, güneşimizin kütlesinin milyonlarca, hatta milyarlarca katı kadar kütleye sahip bir nesne olan süper kütleli bir kara delik bulunur. Galaksiler birleştikten sonra, bu iki kara delik sonunda birbirlerini bulmalı ve ortak ağırlık merkezleri etrafında yörüngeye yerleşmelidir. Sonuç, evrenin en ekstrem olaylarından biri olan süper kütleli bir kara delik ikilisidir. Ancak bugüne kadar hiçbiri bulunamadı.
Onlarca yıl süren teorik tahminlere rağmen, bu ikili sistemlerin kanıtlanması hayal kırıklığı yaratacak derecede zor olmaya devam ediyor. Uluslararası gökbilimcilerden oluşan bir ekip tarafından yakın zamanda yapılan ve Martin GH Krause liderliğindeki bir inceleme, bu bulunması zor çiftlere ilişkin mevcut kanıt durumunu inceliyor, elektromanyetik spektrum boyunca yapılan gözlemleri bir araya getiriyor ve bu sistemler nihai birleşmelerine doğru sarmal çizerken ne görmeyi bekleyebileceğimizi araştırıyor.
Teori, süper kütleli kara delik ikili dosyalarının oluşumunun öngörülebilir bir yol izlediğini söylüyor. İki galaksi birleştikten sonra, her bir öncü galaksideki kara delikler, dinamik sürtünme adı verilen bir süreç yoluyla yeni birleşmiş galaksinin merkezine doğru batar. Her kara delik galakside hareket ettikçe enerjisini yakındaki yıldızlara ve karanlık maddeye aktarıyor ve yavaş yavaş momentumunu kaybediyor. Sonunda, iki kara delik kendilerini binlerce ışıkyılı, sonra yüzlerce, daha sonra potansiyel olarak sadece birkaç ışıkyılı uzaklıkta ölçülen mesafelerde birbirlerinin etrafında dönerken bulurlar.
Oluşumlarının ötesinde, bu ikili sistemler ışığın birden fazla dalga boyunda belirgin parmak izleri bırakmalıdır. Gaz, yörüngedeki kara deliklerin üzerine düştüğünde, onların spektrumlarında karakteristik çift tepeli emisyon çizgileri oluşturabilir. Kara deliklerden biri, neredeyse ışık hızında yayılan güçlü bir parçacık ve radyasyon ışınından oluşan bir jet fırlatırsa, ikili sistemin yörüngesel hareketi, jetin yalpalamasına veya delinmesine neden olarak radyo gözlemlerinde görülebilen belirgin S şeklinde veya kavisli yapılar oluşturabilir. Gökbilimciler, LOFAR radyo teleskopundan alınan örnekler de dahil olmak üzere, tam olarak bu özellikleri gösteren, gelecek vaat eden birkaç aday belirlediler.
İnceleme, her iki kara deliğin aktif olarak çevredeki gazla beslendiği ve parlak bir şekilde parladığı sistemler olan ikili aktif galaktik çekirdeklerin gözlemlerini vurguluyor. Bu potansiyel adaylar binlerce ışıkyılı uzaklıktan birkaç ışıkyılı mesafeye kadar değişen ölçeklerde tespit edildi. Daha büyük ayrımlarda, gökbilimciler bazen her iki kara deliği ayrı nesneler olarak doğrudan görüntüleyebilirler. Daha yakın mesafelerde, kanıtlar daha dolaylı hale geliyor ancak daha az ikna edici olmuyor; bu, açıklayıcı spektroskopik imzalara ve tuhaf jet hizalamalarına dayanıyor. Çalışma şu adreste yayınlanıyor: arXiv ön baskı sunucusu.
Süper kütleli kara delik ikili dosyalarını özellikle heyecan verici kılan şey, onların kütleçekimsel dalga astronomisiyle olan bağlantılarıdır. Bu ikili sistemler yaklaştıkça, uzay-zamanın dokusunda yerçekimsel dalgalar, dalgalanmalar yaymaya başlarlar. Sadece birkaç saniye süren yüksek frekanslı yerçekimsel dalgalar üreten LIGO tarafından tespit edilen yıldız kütleli kara delik birleşmelerinin aksine, süper kütleli kara delik ikili dosyaları, pulsar zamanlama dizileri veya Lazer Girişimölçer Uzay Anteni (LISA) gibi gelecekteki uzay tabanlı dedektörler tarafından tespit edilebilecek düşük frekanslı dalgalar yayar. Bu gözlemler, galaksilerin birleşme tarihine tamamen yeni bir pencere sağlayacaktır.
İnceleme, kanıtların zorlayıcı ve çeşitli olmasına rağmen önemli belirsizliklerin devam ettiğini açıkça ortaya koyuyor. Önemli bulmacalardan biri, ikili kara deliklerin birkaç ışıkyılı uzaklıktaki ayrılıklardan nihai birleşmeye kadar nasıl küçülmeyi başardıkları sorusu olan “son parsek problemi”dir. Bu mesafelerde, enerjiyi yörüngeden verimli bir şekilde çıkarmak için yeterli miktarda çevre maddesi bulunmayabilir. Yakınlardan geçen devasa yıldızların etkisinden, gaz disklerinin etkilerine ve hatta başka bir galaktik çarpışmadan kaynaklanan üçüncü süper kütleli kara deliğe kadar çeşitli çözümler önerildi.
