Astronomowie zauważyli czarną dziurę, która uciekła ze swojej macierzystej galaktyki, pędząc przez przestrzeń kosmiczną z prędkością około 6,5 miliona kilometrów na godzinę przez ostatnie 39 milionów lat.
Zespół naukowców korzystając z Kosmicznego Teleskopu Hubble’a i Obserwatorium Kecka na Hawajach odkrył nieznaną, bardzo cienką, niemal prostą smugę młodych gwiazd i „wstrząśniętego” gazu – być może to ślad, jaki pozostawiła czarna dziura podczas ucieczki. Wyniki pracy zostały przedstawione w artykule opublikowanym 6 kwietnia w „The Astrophysical Journal Letters”.
Czegoś takiego nie zaobserwowano nigdy wcześniej we Wszechświecie – powiedział Pieter van Dokkum, profesor astronomii i fizyki na Uniwersytecie Yale, główny autor badań. Od dawna wiemy, że supermasywne czarne dziury istnieją, a już od około 50 lat przewidywano, że mogą być one czasami wyrzucane z galaktyk. Jeżeli zostanie to potwierdzone, byłby to pierwszy dowód na ucieczkę supermasywnej czarnej dziury potwierdzający to przewidywanie.
Zespół van Dokkuma najpierw wykrył długą smugę za pomocą HST. Aby przyjrzeć się jej bliżej, naukowcy przeprowadzili kolejne obserwacje przy użyciu spektrometru LRIS (Low Resolution Imaging Spectrometer) i spektrografu NIRES (Near Infrared Echellette Spectrograph). Te dane z Obserwatorium Kecka ujawniły, że smuga gwiazd ma niezwykłą długość aż 200 tysięcy lat świetlnych i rozciąga się od zwartej, aktywnej galaktyki gwiazdotwórczej, której światło potrzebowało około 7,6 miliarda lat, aby dotrzeć do Ziemi. Ślad jest prawie w połowie tak jasny, jak sama galaktyka macierzysta, z którą jest powiązany, co wskazuje, że zawiera mnóstwo młodych gwiazd.
Uważamy, że widzimy ślad ciągnący się za czarną dziurą, w którym gaz ochładza się i jest w stanie tworzyć gwiazdę. Patrzymy więc na formowanie się gwiazd, które podążają za czarną dziurą – powiedział van Dokkum.
W Obserwatorium Kecka zaobserwowano również jasny węzeł zjonizowanego gazu na szczycie śladu – prawdopodobnie miejsce, w którym znajduje się sama czarna dziura. Ponadto wydaje się, że galaktyka macierzysta tej liniowej smugi nie ma w centrum czarnej dziury – a przynajmniej nie jest to czarna dziura, która żeruje na materii i wytwarza potężne strumienie energii, które mogłyby wykryć teleskopy.
Jeżeli wąska smuga gwiazd i gazu rzeczywiście została utworzona przez czarną dziurę wyrzuconą z macierzystej galaktyki, astronomowie mają prawdopodobne wyjaśnienie jej pochodzenia. Najpierw dwie galaktyki, z których każda ma supermasywną czarną dziurę w centrum, łączą się. Następnie, gdy czarne dziury wirują wokół siebie w układzie podwójnym w jądrze nowo powstałej galaktyki, trzecia supermasywna czarna dziura wewnątrz kolejnej galaktyki dołącza do tej pary. Wzajemna interakcja tej trójki tworzy niestabilną sytuację, która wytwarza prędkość wystarczającą do wyrzucenia jednej z trzech czarnych dziur.
Kolejnym krokiem van Dokkuma i jego zespołu będzie teraz potwierdzenie, czy odkryty obiekt jest rzeczywiście uciekającą czarną dziurą. Zespół będzie prowadził dalsze obserwacje tego obiektu – a z uwagi na to, że liniowa smuga nowo narodzonych gwiazd i „wstrząśniętego” gazu jest tak wyraźna, van Dokkum sądzi, że znalezienie innych obiektów podobnych do niej nie powinno być trudne.
Wiele z tego, co robimy, to testowanie hipotez lub doskonalenie poprzednich pomiarów – ale czasami zdarza się, że mamy do czynienia z zupełnie nieoczekiwanym odkryciem. To rzadkie, ale też najlepsze! – podsumował van Dokkum.
Opracowanie: Agnieszka Nowak
Więcej informacji:
- A Strange Streak Of Young Stars Is Evidence Of A Runaway Supermassive Black Hole, Study Finds
- A Candidate Runaway Supermassive Black Hole Identified by Shocks and Star Formation in its Wake
Źródło: Keck Observatory
Na ilustracji: Wizja artystyczna uciekającej supermasywnej czarnej dziury, która została wyrzucona z macierzystej galaktyki. Ilustracja jest oparta na obserwacjach HST, który za uciekającą czarną dziurę obserwuje smugę gwiazd rozciągającą się na odległość 200 000 lat świetlnych. Źródło: NASA, ESA, Leah Hustak (STScI)
