Kiedy galaktyki zderzają się, może powstać wszelkiego rodzaju chaos. Chociaż proces ten trwa miliony lat, połączenie dwóch galaktyk może spowodować, że supermasywne czarne dziury (SMBH, które znajdują się w ich centrach) łączą się i stają się jeszcze większe. Może to również spowodować wyrzucenie gwiazd z ich galaktyk, wysyłając je, a nawet ich układy planet w kosmos, jako „nieuczciwe gwiazdy”.
Ale według nowego badania przeprowadzonego przez międzynarodowy zespół astronomów wydaje się, że w niektórych przypadkach SMBH mogą zostać wyrzucone ze swoich galaktyk również po fuzji. Wykorzystując dane z Obserwatorium Rentgenowskiego Chandra i innych teleskopów NASA, zespół wykrył coś, co może być „renegatyczną supermasywną czarną dziurą”, która odlatuje od swojej galaktyki.
Według badań zespołu - które pojawiły się w Astrophysical Journal pod tytułem A Potencjalny odrzut Supermasywna czarna dziura, CXO J101527.2 + 625911 - renegatna czarna dziura została wykryta w odległości około 3,9 miliarda lat świetlnych od Ziemi. Wydaje się, że pochodzi z galaktyki eliptycznej i zawiera równowartość 160 milionów razy większą niż masa naszego Słońca.
Zespół znalazł tę czarną dziurę podczas przeszukiwania tysięcy galaktyk w poszukiwaniu śladów czarnych dziur, które wykazywałyby oznaki ruchu. Polegało to na przesiewaniu danych uzyskanych przez teleskop rentgenowski Chandra dla jasnych źródeł promieniowania rentgenowskiego - wspólną cechę szybko rosnących SMBH - które zaobserwowano w ramach Sloan Digital Sky Survey (SDSS).
Następnie spojrzeli na dane Hubble'a wszystkich tych jasnych galaktyk rentgenowskich, aby zobaczyć, czy ujawnią one dwa jasne szczyty w centrum dowolnej. Te jasne szczyty byłyby charakterystycznym wskaźnikiem, że para supermasywnych czarnych dziur była obecna lub że odrzutowa czarna dziura oddalała się od centrum galaktyki. Na koniec astronomowie zbadali dane spektralne SDSS, które pokazują, jak zmienia się ilość światła optycznego w zależności od długości fali.
Z tego wszystkiego naukowcy niezmiennie znaleźli coś, co uważali za dobrego kandydata na renegatów czarną dziurę. Przy pomocy danych z SDSS i teleskopu Keck na Hawajach ustalono, że ten kandydat znajdował się w pobliżu centrum swojej galaktyki, ale wyraźnie odsunięty od niego. Zauważyli również, że ma prędkość inną niż galaktyka - właściwości, które sugerują, że porusza się sama.
Poniższy obraz, który został wygenerowany z danych Hubble'a, pokazuje dwa jasne punkty w pobliżu centrum galaktyki. Podczas gdy ten po lewej stronie znajdował się w centrum, ten po prawej (renegat SMBH) znajdował się około 3000 lat świetlnych od centrum. Między danymi rentgenowskimi a danymi optycznymi wszystkie wskazania wskazywały, że jest to czarna dziura wyrzucona z galaktyki.
Jeśli chodzi o to, co mogło to spowodować, zespół zaryzykował, że tylny otwór mógł się „cofnąć”, gdy zderzyły się i połączyły dwie mniejsze SMBH. Ta kolizja wygenerowałaby fale grawitacyjne, które mogłyby wypchnąć czarną dziurę ze środka galaktyki. Ponadto zaryzykowali, że czarna dziura mogła powstać i zostać wprawiona w ruch przez zderzenie dwóch mniejszych czarnych dziur.
Innym możliwym wytłumaczeniem jest to, że dwie SMBH znajdują się w centrum tej galaktyki, ale jedna z nich nie wytwarza wykrywalnego promieniowania - co oznaczałoby, że rośnie on zbyt wolno. Jednak naukowcy opowiadają się za wyjaśnieniem, że zaobserwowali renegatyczną czarną dziurę, ponieważ wydaje się ona bardziej zgodna z dowodami. Na przykład ich badanie wykazało oznaki zakłóceń galaktyki gospodarza w jej regionach zewnętrznych.
Jest to możliwe wskazanie, że połączenie dwóch galaktyk miało miejsce w stosunkowo niedawnej przeszłości. Ponieważ uważa się, że fuzje SMBH zachodzą podczas łączenia się ich galaktyk-gospodarzy, rezerwacja ta sprzyja teorii renegatów czarnej dziury. Ponadto dane wykazały, że w tej galaktyce gwiazdy formują się z dużą prędkością. Jest to zgodne z symulacjami komputerowymi, które przewidują, że łączące się galaktyki doświadczają zwiększonego tempa formowania się gwiazd.
Ale oczywiście potrzebne są dodatkowe badania, zanim można będzie wyciągnąć jakiekolwiek wnioski. W międzyczasie odkrycia te będą szczególnie interesujące dla astronomów. To badanie nie tylko obejmuje naprawdę rzadkie zjawisko - SMBH, który jest w ruchu, a nie spoczywa w centrum galaktyki - ale związane z nim unikalne właściwości mogą pomóc nam dowiedzieć się więcej o tych rzadkich i zagadkowych cechach.
Po pierwsze, badanie SMBH może ujawnić więcej na temat prędkości i kierunku obrotu tych zagadkowych obiektów przed ich połączeniem. Na tej podstawie astronomowie byliby w stanie lepiej przewidzieć, kiedy i gdzie scalą się SMBH. Badanie prędkości odrzutu czarnych dziur może również ujawnić dodatkowe informacje na temat fal grawitacyjnych, które mogą odblokować dodatkowe sekrety dotyczące natury czasoprzestrzeni.
A przede wszystkim obserwowanie renegatycznej czarnej dziury jest okazją do zobaczenia zadziwiających sił w działaniu. Zakładając, że obserwacje są prawidłowe, bez wątpienia zostaną przeprowadzone dalsze badania mające na celu sprawdzenie, dokąd podróżuje SMBH i jaki ma on wpływ na otaczające kosmiczne środowisko.
Od lat siedemdziesiątych naukowcy są zdania, że większość galaktyk ma SMBH w swoim centrum. W następnych latach i dziesięcioleciach badania potwierdziły obecność czarnych dziur nie tylko w centrum naszej galaktyki - Strzelca A * - ale w centrum prawie wszystkich znanych masywnych galaktyk. Od masy od setek tysięcy do miliardów mas Słońca, obiekty te wywierają potężny wpływ na ich galaktyki.
Obejrzyj ten film dzięki uprzejmości Chandra X-Ray Observatory:
