Supermasywne czarne dziury są na ogół obiektami stacjonarnymi, znajdującymi się w centrach większości galaktyk. Jednakże, wykorzystując dane z obserwatorium promieni X Chandra oraz innych teleskopów, astronomowie "dopadli" coś, co może być poruszającą się supermasywną czarną dziurą.
Ta przypuszczalnie poruszająca się czarna dziura o masie 160 milionów mas Słońca znajduje się w galaktyce eliptycznej oddalonej o 3,9 miliarda lat świetlnych od Ziemi. Astronomowie są zainteresowani nią, ponieważ może ona dużo powiedzieć na temat tych zagadkowych obiektów.
Ta czarna dziura mogła zostać wprawiona w ruch podczas, gdy dwie małe supermasywne czarne dziury zderzyły się i połączyły w jeden większy obiekt. Jednocześnie kolizja ta stworzyłaby fale grawitacyjne emitujące silniej w jednym kierunku niż pozostałe. Ta nowo utworzona czarna dziura mogłaby zostać wyrzucona w przeciwnym kierunku do tych mocniejszych fal grawitacyjnych. Ten wyrzut mógłby wypchnąć czarną dziurę z centrum galaktyki, jak zostało to pokazane na ilustracji.
Siła wyrzutu zależy od tempa i kierunku wirowania dwóch mniejszych czarnych dziur, zanim dojdzie do ich połączenia. Dlatego informacje o tych ważnych ale nieuchwytnych właściwościach można uzyskać badając prędkość poruszania się czarnych dziur.
Astronomowie znaleźli tę kandydatkę na poruszającą się czarną dziurę przeglądając dane tysiąca galaktyk obserwowanych w promieniach optycznych i rentgenowskich. Po pierwsze wykorzystali obserwacje z obserwatorium Chandra aby wybrać galaktyki, które zawierają jasne źródło promieniowania X i były obserwowane w ramach programu Sloan Digital Sky Survey (SDSS). Jasna emisja promieniowania rentgenowskiego jest wspólną cechą supermasywnych czarnych dziur, które rosną szybko.
Następnie astronomowie sprawdzili, czy obserwacje Kosmicznego Teleskopu Hubble’a tych jasnych w promieniach X galaktyk pokazały dwa piki blisko ich środka w obrazie optycznym. Piki te mogą wskazywać, że istnieje para supermasywnych czarnych dziur albo że czarna dziura odsunęła się od gromady gwiazd znajdującej się w centrum galaktyki.
Po tych wszystkich badaniach odkryto dobrego kandydata na poruszającą się czarną dziurę. Obraz w lewym kwadracie pochodzi z danych z Hubble’a, który ukazuje dwa jasne punkty w pobliżu środka galaktyki. Jeden z nich znajduje się w centrum galaktyki, drugi w odległości 3000 lat świetlnych od centrum. Drugi obraz ukazuje właściwości rozwijającej się supermasywnej czarnej dziury oraz to, że jej położenie jest zgodne z położeniem jasnego źródła promieniowania rentgenowskiego wykrytego przez obserwatorium Chandra. Korzystając z danych z SDSS oraz teleskopu Keck na Hawajach zespół stwierdził, że rozwijająca się czarna dziura znajduje się w pobliżu ale jest wyraźnie odsunięta od centrum galaktyki i ma różną prędkość niż sama galaktyka. Właściwości te sugerują, że może ona być poruszającą się supermasywną czarną dziurą.
Galaktyka macierzysta ewentualnej poruszającej się supermasywnej czarnej dziury wykazuje również pewne oznaki zakłóceń w jej zewnętrznych obszarach co świadczy o tym, że w stosunkowo niedalekiej przeszłości nastąpiło połączenie się dwóch galaktyk. Ponieważ wydaje się, że supermasywne czarne dziury połączyły się podczas łączenia się galaktyk, informacje te popierają ideę poruszającej się czarnej dziury w układzie.
Co więcej, gwiazdy w tej galaktyce tworzą się bardzo szybko, z kilkaset razy większą masą rocznie, niż masa Słońca. Jest to zgodne z symulacjami komputerowymi, które przewidują, że prędkość formowania się gwiazd może być zwiększona przez łączenie się galaktyk, szczególnie tych, które zawierają poruszające się czarne dziury.
Innym możliwym wyjaśnieniem tych danych jest to, że dwie supermasywne czarne dziury znajdują się w centrum galaktyki ale jedna z nich nie wytwarza wykrywalnego promieniowania, ponieważ rośnie zbyt wolno. Naukowcy faworyzują wyjaśnienie poruszającej się czarnej dziury ale potrzebują więcej danych, aby je ugruntować.
Więcej informacji:
Opracowanie:
Agnieszka Nowak
Źródło:
Obserwatorium Chandra
Na zdjęciu: Poruszająca się czarna dziura. Źródło: X-ray: NASA/CXC/NRAO/D.-C.Kim; Optical: NASA/STScI; Ilustracja: NASA/CXC/M.Weiss
