Mów o trudnej okolicy! Nawet czarne dziury nie są mile widziane w galaktyce CID-42, znajdującej się około 4 miliardów lat świetlnych od Ziemi. Zjawisko to, znane jako odskoczona czarna dziura, powstaje w wyniku „kopnięcia” fali grawitacyjnej z połączenia dwóch czarnych dziur.
Chociaż zdarzenie to może być rzadkie, może to oznaczać, że gigantyczne czarne dziury wędrują niewykryte w ogromnych przestrzeniach między galaktykami.
„Te czarne dziury byłyby dla nas niewidoczne” - powiedziała Laura Blecha z Harvard Center for Astrophysics, współautorka nowych badań, „ponieważ zużyła cały otaczający je gaz po wyrzuceniu z macierzystej galaktyki”.
Poprzednie badania CID-42 wykryły jasne źródło promieniowania rentgenowskiego prawdopodobnie spowodowane przez przegrzany materiał wokół jednej lub więcej supermasywnych czarnych dziur. Jednak astronomowie nie mogli rozróżnić, czy promieniowanie rentgenowskie pochodzi z jednego, czy obu źródeł optycznych, ponieważ Chandra nie była skierowana bezpośrednio na CID-42, co daje źródło promieniowania rentgenowskiego, które było mniej ostre niż zwykle.
Nowe dane pomagają wyjaśnić, że promieniowanie rentgenowskie pochodziło tylko z jednego źródła. Zespół uważa, że gdy zderzyły się dwie galaktyki, zderzyły się również supermasywne czarne dziury w centrum każdej galaktyki. Dwie czarne dziury następnie się połączyły, tworząc pojedynczą czarną dziurę, która odskoczyła od fal grawitacyjnych powstałych w wyniku zderzenia, co dało nowo połączonej czarnej dziurze wystarczająco duży kopniak, aby mogła ostatecznie uciec z galaktyki.
„Trudno uwierzyć, że supermasywna czarna dziura ważąca miliony razy masę Słońca mogła zostać w ogóle poruszona, a tym bardziej wyrzucona z galaktyki z ogromną prędkością”, powiedziała Francesca Civano z Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics (CfA ), który prowadził nowe badanie. „Ale te nowe dane wspierają ideę, że fale grawitacyjne - falują w strukturze przestrzeni, którą po raz pierwszy przewidział Albert Einstein, ale której nie wykryto bezpośrednio - mogą wywierać niezwykle potężną siłę.”
Prawie sto lat temu Albert Einstein sformułował nowoczesny zestaw równań - ogólną teorię względności - używanych do opisu grawitacji.
„Równania Einsteina są tak skomplikowane, że zaledwie kilka lat temu byliśmy w stanie je dokładnie rozwiązać dla stosunkowo prostego układu dwóch czarnych dziur na związanej orbicie” - powiedział współautor Avi Loeb z Harvard Center for Astrophysics. „Taki układ powstaje naturalnie w wyniku połączenia dwóch galaktyk, z których każda zawiera w środku jedną czarną dziurę. Dokładne rozwiązanie równań Einsteina, uzyskane za pomocą skomplikowanych algorytmów komputerowych, pokazuje, że dwie czarne dziury łączą się w jedną czarną dziurę, która jest kopana w preferowanym kierunku jak rakieta z powodu kierunkowej emisji fal grawitacyjnych, które służą jako wydostająca się substancja z wydmuchu rakiety. ”
Jeśli CID-42 rzeczywiście został wytworzony przez ten mechanizm, zapewnia on pierwszą obserwacyjną walidację równań Einsteina w niezbadanym reżimie dynamicznej silnej grawitacji, która jest odpowiedzialna za kopnięcia falami grawitacyjnymi.
Dodatkowe dane z naziemnego Magellana i bardzo dużych teleskopów w Chile dostarczyły spektrum sugerujące, że dwa źródła w CID-42 oddalają się z prędkością co najmniej 5 milionów kilometrów na godzinę (3 miliony mil na godzinę).
Istnieją dwa inne możliwe wyjaśnienia tego, co dzieje się w CID-42. Jednym z nich byłoby spotkanie między trzema supermasywnymi czarnymi dziurami, w wyniku których najlżejsza została wyrzucona. Innym pomysłem jest to, że CID-42 zawiera dwie supermasywne czarne dziury spiralnie skierowane ku sobie, zamiast szybko się oddalających.
Oba te alternatywne wyjaśnienia wymagałyby bardzo zaciemnienia co najmniej jednej z supermasywnych czarnych dziur, ponieważ obserwowano tylko jedno jasne źródło promieniowania rentgenowskiego. Zatem dane Chandra wspierają ideę odrzutu czarnej dziury z powodu fal grawitacyjnych.
Wyniki te pojawią się w numerze The Astrophysical Journal z 10 czerwca.
Przeczytaj dokumenty zespołu:
Obserwacje Chandra wysokiej rozdzielczości CID-42, kandydata odrzutu SMBH
Ograniczenia dotyczące natury CID-42: Odrzut lub supermasywna para czarnych dziur?
Źródło: NASA, Chandra
