Naukowcy od dawna podejrzewali, że supermasywne czarne dziury mogą wędrować po kosmosie, ale złapanie ich na gorącym uczynku okazało się trudne. Udało się to uczonym z Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics. Zidentyfikowali oni najwyraźniejszy jak do tej pory przypadek supermasywnej czarnej dziury w ruchu.
Większość supermasywnych czarnych dziur znajduje się w centrach galaktyk. Siedzą sobie tam, podczas gdy wszystko inne wiruje wokół nich. Mamy tendencję do myślenia o nich jako względnie stacjonarnych obiektach. Ale nie wszystkie supermasywne czarne dziury tak się zachowują. Astronomowie przyłapali jeden z takich obiektów na przemieszczaniu się przez własną galaktykę z dużą prędkością.
W artykule opublikowanym w „The Astrophysical Journal” zespół naukowców badał supermasywne czarne dziury znajdujące się w 10 różnych galaktykach. Dziewięć z nich zachowywało się, jak na czarne dziury przystało – siedziało sobie spokojnie w centrum swojej galaktyki i pochłaniało otaczającą materię. Ale jedna, znajdująca się w galaktyce J0437+2456, okazała się poruszać z prędkością około 180 tys. kilometrów na godzinę.
- Większość supermasywnych czarnych dziur zwykle zadowalają się siedzeniem w centrum swojej galaktyki - mówi kierujący badaniami Dominic Pesce. - Są po prostu tak masywne, że ciężko jest je zmusić do ruchu. Gdy zastanowimy się, o ile trudniej jest wprawić w ruch kulę do kręgli niż piłkę nożną, zdamy sobie sprawę, że w tym przypadku „kula do kręgli” jest kilka milionów razy bardziej masywna od naszego Słońca. To wymagałoby całkiem potężnego kopa – dodaje.
Pesce i jego współpracownicy prowadzili obserwacje przez ostatnie pięć lat, porównując prędkości supermasywnych czarnych dziur i galaktyk. - Zastanawialiśmy się, czy prędkości czarnych dziur są takie same jak prędkości galaktyk, w których się znajdują? Oczekiwaliśmy, że będą miały taką samą prędkość. Jeśli nie, to oznaczałoby to, że czarna dziura została w jakiś sposób zakłócona – wyjaśnia Pesce.
W ramach swoich poszukiwań zespół zbadał 10 odległych galaktyk i supermasywne czarne dziury w ich jądrach. Specjalnie zbadali czarne dziury, które zawierały wodę w swoich dyskach akrecyjnych - wirujących strukturach, które opadają w kierunku czarnej dziury. Cząsteczki wody wirujące wokół czarnych dziur mogą czasami wytwarzać niewiarygodnie jasne sygnały radiowe podobne do lasera, ale zwykle w mikrofalowej części widma elektromagnetycznego, stąd ich nazwa, masery.
Przy użyciu techniki znanej jako interferometria wielkobazowa, która łączy obserwacje z sieci radioteleskopów rozsianej po całym świecie w celu efektywnego stworzenia jednej ogromnej anteny obserwacyjnej, masery mogą pomóc w bardzo dokładnym pomiarze prędkości czarnej dziury. Technika ta pomogła zespołowi ustalić, że dziewięć z 10 supermasywnych czarnych dziur było w spoczynku, ale jedna wyróżniała się i wydawała się być w ruchu.
Przyłapana na przemieszczaniu się została supermasywna czarna dziura znajdująca się 230 milionów lat świetlnych od Ziemi w centrum galaktyki o nazwie J0437+2456. Jej masa jest około trzy miliony razy większa od masy naszego Słońca. Korzystając z obserwacji uzupełniających z Obserwatoriów Arecibo i Gemini, zespół potwierdził swoje wstępne ustalenia. Supermasywna czarna dziura porusza się z prędkością około 180 tys. kilometrów na godzinę wewnątrz galaktyki J0437+2456.
Dla tej czarnej dziury zmierzono inną prędkość niż dla całej galaktyki. Pomiary wykazały też inną prędkość przemieszczania się gazów i gwiazd w jądrze J0437+2456. To wspiera pogląd, że w pewnym momencie cały system doznał poważnych zakłóceń. Jednak uczeni nie wiedzą, co dokładnie mogło spowodować ruch supermasywnej czarnej dziury. Podejrzewają dwie możliwości.
- Być może obserwujemy następstwa połączenia dwóch supermasywnych czarnych dziur - wyjaśnia współautor badań Jim Condon z National Radio Astronomy Observatory. - W wyniku takiego połączenia nowo narodzona czarna dziura może się poruszać, a my możemy obserwować ją w trakcie odrzutu lub gdy ponownie się uspokaja – dodaje.
Ale jest też inna, być może nawet bardziej ekscytująca możliwość. Ta czarna dziura może być częścią układu podwójnego. - Pomimo wszelkich oczekiwań, że układów podwójnych czarnych dziur naprawdę powinno być dużo, naukowcom trudno było zidentyfikować wyraźne przykłady. To, co zobaczyliśmy w galaktyce J0437+2456, to być może czarna dziura z takiego układu podwójnego, a druga do pary pozostaje dla nas niewidoczna – dodaje.
Jednak ostatecznie potrzebne będą dalsze obserwacje, aby ustalić prawdziwą przyczynę niezwykłego ruchu tej supermasywnej czarnej dziury. Naukowcy uspokajają też, że jest mała szansa, iż znajdująca się w centrum naszej Drogi Mlecznej czarna dziura Sagittarius A* rozwinie w sobie w najbliższym czasie rządzę wędrówek.
Źródło: Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics, fot. Sloan Digital Sky Survey
