Что вытолкнуло чёрную дыру из галактики?

Фото: NASA/CXC/SAO/F. Civano и др.

Астрономы наткнулись на свидетельства того, что сверхмассивная черная дыра на высокой скорости была изгнана из своей галактики. Наблюдения, проводимые рентгеновским телескопом Chandra (НАСА), могут означать, что во вселенной есть еще  много невидимых блуждающих гравитационных ловушек такого размера.

"Невероятно трудно поверить, что сверхмассивная черная дыра, имеющая массу в миллионы раз больше, чем Солнце, вообще, может двигаться, тем более, быть вытолкнутой на высокой скорости из галактики", - говорит возглавлявшая исследование Франческа Чивано (Francesca Civano) из Гарвард-Смитсоновского центра астрофизики (CFA). "Однако новые данные согласуются с тем, что гравитационные волны - рябь в пространстве-времени, которые предсказал первым Альберт Эйнштейн, но никто никогда непосредственно не измерял, могут быть источником очень большой силы".

Телескоп Chandra исследует вселенную

Представленные в статье The Astrophysical Journal наблюдения, сделанные телескопом Chandra, астрономы интерпретируют как столкновение и объединение в далекой галактике двух супер-массивных черных дыр. В этом процессе должны были излучаться очень сильные гравитационные волны. Видимо, то и другое происходило, преимущественно, в одном направлении, так что увеличившаяся черная дыра была выкинута из галактики.

Вряд ли это случается часто, считают ученые. Правда, никто не может исключить возможность того, что во Вселенной есть еще много таких гигантских гравитационных ловушек, которые носятся в пространстве вне галактик. "Эти черные дыры были до сих пор невидимы для нас, - говорит член команды Лаура Блеха (Laura Blecha) из CFA, -потому что они поглощали вокруг себя весь газ, после того как их изгоняли из своей родной галактики".

Чивано и ее команда заметили необычное поведение черной дыры при изучении объекта CID-42 в центре галактики, удалённой от нас приблизительно на 4 млрд. световых лет. При наблюдении в оптическом диапазоне данных космического телескопа Хаббл они обнаружили два совершенно разных источника света. Спектральный анализ наземных телескопов показал, что они друг от друга устремились со скоростью не менее 4,5 млн. км/час.

Объект CID-42, находящийся в центре галактики, виден в центре квадрата. Подробный просмотр: рентгеновские наблюдения Chandra (вверху), только оптические данные (в центре) и комбинированные изображения из рентгеновских и оптических данных (внизу). Фото: NASA/CXC/SAO/F. Civano и др., (Chandra), НАСА/STScI (оптический), CFHT, NASA/STScI (оптический, рентгенограмма)

В предыдущих наблюдениях этой области рентгеновским телескопом Chandra был обнаружен яркий источник рентгеновского излучения, что говорит о существовании одной или нескольких сверхмассивных черных дыр, которые и заглатывают материю. Так как телескоп при первом наблюдении не был направлен прямо на CID-42, изображение не было ясным и четким, поэтому исследователи не могли быть уверены в том, связан ли источник рентгеновского излучения с одним или двумя видимыми объектами.

"Предыдущие данные показали, что происходит что-то особенное, но они не прояснили, имеем ли мы дело с одной или двумя черными дырами", - сказал член команды CfA Мартин Элвис (Martin Elvis). "Чтобы разделить источники, нам нужны новые рентгеновские данные".

Выводы, основанные на новейших наблюдениях

С помощью этих новых наблюдений сейчас выяснилось, что рентгеновское излучение исходит от только одного из двух оптически видимых источников. Команда предполагает, что в случае с CID 42 они видят последствия столкновения двух галактик, которые изначально обладали в центре сверхмассивными черными дырами. Во время столкновения и последующего слияния галактик эти две черные дыры подошли очень близко друг к другу и, в конце концов, столкнулись и слились.

Так возникла одна более массивная черная дыра, которая, однако, благодаря гравитационным волнам, которые испускаются в результате столкновения и слияния, получила такой обратный толчок, что смогла уйти от галактики. Во втором, видимом только в оптическом диапазоне источнике, астрономы предполагают звездное скопление, которое изначально существовало в центре галактики вокруг черной дыры и осталось там в настоящее время. Наблюдение соответствует компьютерному моделированию столкновений черных дыр, которые показали, что они действительно могут благодаря излучению гравитационных волн получить сильный толчок.

Альтернативные мнения о природе этого явления

Тем не менее, существуют альтернативные объяснения того, что произошло с CID-42. Это могла быть встреча трех сверхмассивных черных дыр, при которой самую лёгкую из них вытолкнули. Возможно также, что две сверхмассивные черные дыры приближаются друг к другу в системе по спирали. Так как с Chandra наблюдали лишь один рентгеновский источник света, то, по крайней мере, одна черная дыра должна быть настолько скрыта, что ее рентгеновское излучение в значительной степени экранировано. Только тогда это альтернативное объяснение, пишет wissenschaft.de, согласуется с наблюдениями.