Czarna dziura 20 milionów razy cięższa od Słońca podróżuje przez kosmos z ogonem gwiazd - naukowcy

Astronomowie zaobserwowali supermasywną czarną dziurę, która najwyraźniej uciekła z własnej galaktyki i pędzi przez przestrzeń kosmiczną z ogonem gwiazd. Jest to potencjalnie pierwszy zaobserwowany dowód na to, że supermasywne czarne dziury mogą być wyrzucane ze swoich galaktyk macierzystych.

Badanie astronomów zostało opublikowane na stronie arXiv.org. Naukowcom udało się uchwycić uciekającą czarną dziurę dzięki obserwacjom Kosmicznego Teleskopu Hubble'a galaktyki karłowatej RCP 28, znajdującej się w odległości około 7,5 miliarda lat świetlnych od Ziemi.

Podczas obserwacji RCP 28 naukowcy zauważyli jasne pasmo światła, które okazało się być czarną dziurą. Dalsze obserwacje wykazały, że smuga ma długość ponad 200 000 lat świetlnych, co stanowi około dwukrotność szerokości Drogi Mlecznej.

Naukowcy zakładają, że pasmo składa się ze sprężonego gazu, z którego aktywnie formują się gwiazdy. Gaz podąża za czarną dziurą, której masę szacuje się na 20 milionów razy większą od masy Słońca i która oddala się od swojej macierzystej galaktyki z prędkością 5,6 miliona km/h, czyli około 4500 razy większą od prędkości dźwięku.

Naukowcy założyli, że czarna dziura została wyrzucona z własnej galaktyki, biorąc pod uwagę, że jasna smuga pochodzi bezpośrednio z centrum galaktyki, gdzie zwykle znajduje się supermasywna czarna dziura.

"Znaleźliśmy cienką linię na obrazie Hubble'a wskazującą na centrum galaktyki. Korzystając z teleskopu Keck na Hawajach, odkryliśmy, że linia i galaktyka są ze sobą połączone. Na podstawie szczegółowej analizy tej cechy doszliśmy do wniosku, że widzimy supermasywną czarną dziurę, która została wyrzucona z galaktyki, pozostawiając za sobą ślad gazu i nowo powstałych gwiazd" - powiedział LiveScince Peter van Dokkum, główny autor badania i profesor fizyki i astronomii na Uniwersytecie Yale.

Jednak naukowcy nie od razu zdali sobie sprawę, że widzą uciekającą czarną dziurę. Faktem jest, że aktywne supermasywne czarne dziury często wyrzucają strumienie z dużą prędkością, które można zaobserwować jako smugi światła. Są one nazywane dżetami astrofizycznymi.

Jednak w przeciwieństwie do tego, co zaobserwowali naukowcy, dżety te słabną w miarę oddalania się od centrum galaktyki, gdzie zwykle znajduje się czarna dziura. Ponadto rozpraszają się i tracą liniowość. Tak więc pierwsze przypuszczenia na temat tego, co widzieli, były błędne.

Dopiero później, gdy van Dokkum i jego zespół zbadali smugę, zdali sobie sprawę, co dokładnie widzą. Zespół doszedł do wniosku, że wyjaśnienie, które najlepiej pasuje do smugi, to supermasywna czarna dziura rozrywająca gaz otaczający jej galaktykę, ściskając go na tyle, by spowodować formowanie się gwiazd.

"Jeśli to się potwierdzi, będzie to pierwszy wyraźny dowód na to, że supermasywne czarne dziury mogą wybuchać z galaktyk" - mówi van Dokkum.

Następnie naukowcy zamierzają zrozumieć, w jaki sposób czarna dziura została wyrzucona z galaktyki-gospodarza. Dokkum twierdzi, że ma już pewną teorię.

"Najbardziej prawdopodobnym scenariuszem, który wyjaśnia wszystko, co widzieliśmy, jest proca spowodowana interakcją trzech ciał. Kiedy trzy ciała o tej samej masie oddziałują na siebie grawitacyjnie, interakcja nie prowadzi do stabilnej konfiguracji, ale zwykle do utworzenia układu podwójnego i wyrzucenia trzeciego ciała" - wyjaśnił profesor.

Oznacza to, że uciekająca czarna dziura była kiedyś częścią rzadkiej supermasywnej podwójnej czarnej dziury, a podczas galaktycznej fuzji trzecia supermasywna czarna dziura dołączyła do tego partnerstwa i wyrzuciła jednego ze swoich mieszkańców.

Sama teoria istnienia takiego procesu została zasugerowana 50 lat temu, ale wcześniej nie było na to dowodów, choć teoretycy uważają, że takich uciekających czarnych dziur powinno być wiele.

Wcześniej OBOZREVATEL opowiedział, jak naukowcom udało się po raz pierwszy zobaczyć, jak czarna dziura zamienia gwiazdę w "spaghetti" materii.