¿Por qué no pueden fusionarse los agujeros negros supermasivos? (¿o pueden?)

El artículo de CNet Los astrónomos descubren dos agujeros negros supermasivos en una espiral de muerte vinculados al Descubrimiento de un Quasar Binario de Separación Cercana en el Corazón de az ~ 0.2 Combinando la Galaxia y sus Implicaciones para las Ondas Gravitacionales de baja frecuencia (disponible en ArXiv ) y dice:

Los agujeros negros supermasivos generalmente se encuentran en el centro de las galaxias, incluida la nuestra, y durante una fusión de galaxias terminan comenzando una danza de la muerte, girando uno alrededor del otro en un vals casi interminable, hasta que finalmente se fusionan. Sin embargo, los investigadores no tienen claro el tiempo que tardan en fusionarse los agujeros negros, o incluso si se fusionan.

"Es una gran vergüenza para la astronomía que no sepamos si los agujeros negros supermasivos se fusionan", dijo Jenny Greene, profesora de ciencias astrofísicas en Princeton y coautora del estudio. "Para todos los expertos en física de agujeros negros, observacionalmente, este es un rompecabezas de larga data que debemos resolver".

Este rompecabezas se llama el "problema final-parsec". Algunos astrónomos creen que una vez que dos agujeros negros supermasivos se acercan lo suficiente, reduciendo su distancia a 1 parsec (3.2 años luz), pueden bailar por una eternidad.

Pregunta: Si resulta que los agujeros negros supermasivos no pueden fusionarse, o tienen dificultades para hacerlo, ¿cuáles podrían ser las razones?

El principal problema es el momento angular. Para que dos objetos gravitacionalmente unidos se fusionen (ya sean agujeros negros, agujeros negros supermasivos, planetas, estrellas, etc.), deben arrojar suficiente impulso angular para que su separación orbital sea lo suficientemente pequeña. La separación orbital promedio (eje semi-mayor) se determina completamente a partir del momento angular de la órbita (al menos en la mecánica clásica; no sé si eso es cierto para situaciones relativistas como la fusión de agujeros negros cuando se acercan). La eliminación del momento angular requiere interacciones con otros objetos.

Cuando dos galaxias se fusionan, sus agujeros negros supermasivos tienen un momento angular. A través de un fenómeno conocido como "fricción dinámica", las interacciones gravitacionales con otras estrellas minan los agujeros negros de gran parte de su momento angular, hasta que se acercan unos pocos parsecs entre sí. En este punto, los agujeros negros han arrojado todas las estrellas que estaban en la región y no queda (presumiblemente) nada para que la fricción dinámica reduzca su momento angular. Una vez que los agujeros negros están lo suficientemente cerca (no sé lo cerca que estoy de la cabeza), la emisión de ondas gravitacionales afectará al par en órbita de su momento angular restante y la fusión se vuelve inevitable.

Entonces, para responder a su pregunta , la razón por la cual los agujeros negros supermasivos no pueden fusionarse es que están demasiado juntos para que quede material restante (estrellas, gas, etc.) en el centro de la galaxia para eliminar el momento angular de el par en órbita, que ya ha eliminado el material, pero no está lo suficientemente cerca para que la emisión de ondas gravitacionales elimine el momento angular lo suficientemente rápido como para que su fusión ocurra pronto (en un sentido astronómico).