Por que os buracos negros supermassivos não podem se fundir? (ou eles podem?)

O artigo da CNet Os astrônomos descobrem dois buracos negros supermassivos em uma espiral da morte, com a descoberta de um quasar binário de separação próxima no coração de uma ~ 0,2 fusão da galáxia e suas implicações para ondas gravitacionais de baixa frequência (disponível no ArXiv ) e diz:

Buracos negros supermassivos geralmente são encontrados no centro de galáxias, incluindo a nossa, e durante uma fusão de galáxias, eles acabam iniciando uma dança da morte, girando um ao outro em uma valsa quase infinita, até finalmente se fundirem. No entanto, atualmente os pesquisadores não estão claros quanto ao tempo necessário para a fusão dos buracos negros - ou, se é que eles se fundem.

"É um grande constrangimento para a astronomia o fato de não sabermos se os buracos negros supermassivos se fundem", disse Jenny Greene, professora de ciências astrofísicas em Princeton e coautora do estudo. "Para todos na física dos buracos negros, observacionalmente, esse é um quebra-cabeça de longa data que precisamos resolver."

Esse quebra-cabeça é chamado de "problema final do parsec". Alguns astrônomos acreditam que, quando dois buracos negros supermassivos se aproximam o suficiente, reduzindo sua distância para 1 parsec (3,2 anos-luz), eles podem dançar por uma eternidade.

Pergunta: Se os buracos negros supermassivos não podem se fundir, ou são difíceis de fazê-lo, quais seriam os motivos?

O principal problema é o momento angular. Para que dois objetos gravitacionais ligados se fundam (sejam buracos negros, buracos negros supermassivos, planetas, estrelas etc.), eles precisam lançar um momento angular suficiente para que sua separação orbital se torne pequena o suficiente. A separação orbital média (eixo semi-maior) é determinada inteiramente a partir do momento angular da órbita (pelo menos na mecânica clássica; não sei se isso é verdade para situações relativísticas, como a fusão de buracos negros quando eles se aproximam). A remoção do momento angular requer interações com outros objetos.

Quando duas galáxias se fundem, seus buracos negros supermassivos têm momento angular. Por meio de um fenômeno conhecido como "atrito dinâmico", as interações gravitacionais com outras estrelas minam os buracos negros de grande parte de seu momento angular, até que sejam trazidos a poucos parsecs uns dos outros. Nesse ponto, os buracos negros lançaram todas as estrelas que estavam na região e não resta (presumivelmente) nada para a fricção dinâmica minar seu momento angular. Uma vez que os buracos negros estejam próximos o suficiente (não sei quão perto da cabeça), a emissão de ondas gravitacionais minará o par orbital de seu momento angular restante e uma fusão se torna inevitável.

Portanto, para responder à sua pergunta , a razão para os buracos negros supermassivos não poderem se fundir é que eles estão muito próximos um do outro para que haja qualquer material restante (estrelas, gás, etc.) no centro da galáxia para remover o momento angular de o par em órbita, já tendo removido o material em si, mas não está próximo o suficiente para a emissão de ondas gravitacionais para remover o momento angular rápido o suficiente para que sua fusão ocorra tão cedo (em um sentido astronômico).