Телескоп Джеймса Вебба (JWST) надав найпереконливіші докази того, що надмасивна чорна діра активно вислизає від своєї галактики-господаря з приголомшливою швидкістю 3,5 мільйона кілометрів на годину (2,2 мільйона миль/год). Відкриття, яке зараз рецензується для публікації в The Astrophysical Journal Letters, підтверджує десятиліття теоретичних прогнозів щодо цих рідкісних космічних подій. Ця знахідка пропонує критичне розуміння хаотичної динаміки еволюції галактик і надзвичайної взаємодії між надмасивними чорними дірами.
Полювання на космічного втікача
Астрономи вперше ідентифікували кандидата-втікача на 2023 рік, виявивши незвичайний зоряний потік на архівних зображеннях космічного телескопа Хаббла. Подальші спостереження в обсерваторії Кека виявили чорну діру з масою 20 мільйонів мас Сонця, яка залишила за собою 200 000 світлових років новоутворених зірок – слід, що вдвічі перевищує діаметр Чумацького Шляху. Цей слід є ключовим: він показує, що чорна діра не просто утворилася ізольовано, а активно рухалася в просторі, тягнучи за собою газ.
Спостереження JWST в середньому інфрачервоному діапазоні надали остаточний доказ: чітка ударна хвиля, або головний удар, що утворюється на передньому краю чорної діри, що вислизає. Ця ударна хвиля схожа на слід швидкого корабля, причому чорна діра діє як невидима посудина, що штовхає газ і пил перед собою.
«Усе в цьому об’єкті говорило нам про те, що це щось справді особливе, але бачити його чітко видно в даних було неймовірно корисно», — сказав провідний автор дослідження Пітер ван Доккум, професор астрономії та фізики Єльського університету.
Як рятуються чорні діри?
Надмасивні чорні діри (SMBH) зазвичай знаходяться в центрах галактик і утримуються на місці величезними силами тяжіння. Щоб одному з них вдалося втекти, має статися надзвичайна подія. Наразі провідна теорія припускає, що насильницька взаємодія принаймні двох SMBH — кожна з масою понад 10 мільйонів сонць — може створити «удар», достатньо сильний, щоб викинути одну з них.
Спостережена чорна діра-втікач, ймовірно, є результатом такої хаотичної зустрічі. Це означає, що галактики можуть втратити свою центральну SMBH, що непередбачувано змінить їхній майбутній розвиток. Жорстокість цих взаємодій буде величезною, змінюючи навколишнє галактичне середовище.
Подальші дослідження та відкриті запитання
Хоча це перша підтверджена втеча SMBH, астрономи підозрюють, що інші також існують. Одним із багатообіцяючих кандидатів є Космічна Сова, таємнича система на відстані приблизно 11 мільярдів світлових років від нас. Космічна сова має два галактичних ядра, кожне з яких містить активний SMBH, а також третій SMBH, вбудований у газову хмару між ними. Походження цієї третьої чорної діри залишається неясним. Деякі дослідники припускають, що він вирвався з однієї з головних галактик, але спостереження ван Доккума JWST показують, що він міг утворитися in situ шляхом прямого колапсу газу після того, як галактики майже зіткнулися.
Відкриття біжучих чорних дір поглиблює наше розуміння еволюції галактик. Вивчаючи ці аномалії, вчені можуть краще моделювати динаміку злиття чорних дір, взаємодії галактик і довгострокову долю галактичних структур. Здатність JWST спостерігати ці явища в безпрецедентних деталях обіцяє розкрити подальші таємниці найенергетичніших процесів у Всесвіті.
