Odkryto ogromną czarną dziurę pędzącą przez kosmos

Astronomowie odkryli pędzącą przez kosmos supermasywną czarną dziurę o masie 20 milionów Słońc. Może to być pierwszy obserwacyjny dowód na to, że podobne obiekty bywają "wyrzucane" z centrów swoich galaktyk-gospodarzy i przemierzają przestrzeń międzygwiezdną.

Używając Teleskopu Hubble'a do obserwacji galaktyki karłowatej RCP 28, znajdującej się około 7,5 miliarda lat świetlnych od Ziemi, naukowcy odkryli jasną smugę światła. Okazało się, że jest to rozciągająca się na 200 tys. lat świetlnych smuga sprężonego gazu, w której aktywnie tworzą się gwiazdy, ciągnąca się za pędzącą przez kosmos czarną dziurą.

200 tys. lat świetlnych, to około dwa razy więcej, niż szerokość Drogi Mlecznej. 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. Zdaniem badaczy, smuga pokazuje wprost na centrum galaktyki, gdzie normalnie powinna znajdować się supermasywna czarna dziura.

Artykuł na temat odkrycia czeka na publikację w "The Astrophysical Journal Letters". Obecnie można się z nim zapoznać w bazie pre-printów (arXiv:2302.04888).

Dalsza część artykułu pod materiałem wideo

- Na obrazie uzyskanym dzięki Teleskopowi Hubble'a znaleźliśmy cienką linię, która skierowana jest na centrum galaktyki - tłumaczy główny autor badania prof. Pieter van Dokkum z Uniwersytetu Yale. - Potem dzięki teleskopowi Keck na Hawajach stwierdziliśmy, że ta jasna linia i galaktyka są połączone. Po szczegółowej analizie wywnioskowaliśmy, że widzimy bardzo masywną czarną dziurę, która została wyrzucona z centrum galaktyki, pozostawiając po sobie ślady gazu i nowo powstałych gwiazd - mówi naukowiec.

Dotychczasowe odkrycia naukowe potwierdzają, że duże galaktyki niemal zawsze mają w swoich centrach supermasywne czarne dziury. Z okolicy podobnych obiektów często wystrzeliwują dżety materii, które można zaobserwować jako smugi światła. Van Dokkum i jego zespół dokładnie zbadali nowo odkrytą smugę i stwierdzili, że nie posiada ona żadnych charakterystycznych cech dżetów. Słabną one im dalej położone są od źródła emisji, a tymczasem "ogon" supermasywnej czarnej dziury staje się silniejszy w miarę oddalania się od niej. Ponadto dżety mają kształt wachlarza, a zaobserwowany obiekt tworzy linię prostą.

Zdaniem naukowców najlepszym wyjaśnieniem tej obserwacji jest supermasywna czarna dziura przyciągająca gaz. Grawitacja obiektu jest ogromna i ściska gaz na tyle, by spowodować formowanie się gwiazd. - Jeśli nasze obserwacje się potwierdzą, to otrzymamy pierwszy dowód na to, że supermasywne czarne dziury mogą "uciekać" z centrów galaktyk - mówi van Dokkum.

Jeśli badacze potwierdzą fakt, że supermasywne czarne dziury mogą być wyrzucane z centrów swoich galaktyk-gospodarzy zrodzi to kolejne pytania. Nauka stanie przed koniecznością znalezienia odpowiedzi na to, w jaki sposób tak monstrualny obiekt może po prostu "odlecieć" w przestrzeń międzygwiezdną.

- Najbardziej prawdopodobny scenariusz, który wyjaśnia ten problem, to oddziaływanie na siebie trzech ciał - spekuluje van Dokkum. - Kiedy trzy ciała o podobnej masie oddziałują na siebie grawitacyjnie, nie prowadzi do stabilnej konfiguracji, ale zwykle do powstania układu podwójnego i "wyrzucenia" trzeciego ciała - wyjaśnia naukowiec.

Może to oznaczać, że odkryta "uciekająca" czarna dziura była kiedyś częścią takiej rzadkiej konfiguracji trzech podobnych obiektów. Podczas połączenia dwóch pobliskich czarnych dziur, ta została dosłownie "wystrzelona" w przestrzeń międzygwiezdną.

Astronomowie nie są pewni, jak często zdarzają się podobne sytuacje. - Czarne dziury wyrzucone w przestrzeń międzygwiezdną były przewidywane przez teoretyków już 50 lat temu, ale żadna z nich nie została do tej pory zaobserwowana - mówi van Dokkum. - Większość naukowców uważa, że powinno być ich wiele - dodaje. Naukowcy planują dalsze obserwacje obiektu, które będą mogły jednoznacznie potwierdzić istnienie czarnej dziury na początku odnalezionej smugi.