Czarna dziura wyrwała gwiazdy z galaktyki

Wszechświat bywa “kapryśny”, o czym świat nauki mógł się przekonać nie raz. Czasem odkrycie po dokładniejszym zbadaniu  okazuje się być błędem lub czymś innym niż zakładano. A czasem coś, co można przegapić lub zignorować, skrywa coś niesamowitego. Jak w tym przypadku, kiedy okazało się, że domniemana skaza na fotografii jest czarną dziurą, za którą podąża korowód gwiazd.

Na początku kwietnia zespół astronomów z uniwersytetu Yale opublikował wyniki obserwacji galaktyki karłowatej RCP 28 oddalonej od nas o siedem i pół miliarda lat świetlnych. Główny autor badania, Pieter van Dokkum, podczas przeglądu zdjęć z Hubble’a natknął się na długą na dwieście tysięcy lat świetlnych smugę światła w pobliżu rzeczonej galaktyki. Początkowo uznano to za błąd, ponieważ kiedy strumień rejestrowanego przy pomocy kamer elektronicznych promieniowania pada wzdłuż na detektor, powstają takie właśnie skazy. Nie mógł to też być dżet materii wyrzucany przez czarną dziurę z galaktyki, gdyż te w miarę oddalania się rozszerzają się i słabną, tymczasem zaobserwowana smuga była zwartą linią, wręcz silniejszą im dalej od galaktyki.

Zespół badawczy po dalszych analizach i badaniach spektroskopowych wykonanych przez obserwatorium Kecka na Hawajach ustalił, że jest to ogon młodych gwiazd podążających za, jak sądzą, supermasywną czarną dziurą wyrzuconą ze swojej galaktyki. Ten nienazwany jeszcze obiekt ma mieć masę dwadzieścia milionów razy większą od Słońca i poruszać się z prędkością 5,76 mln km/h (1600 km/s)- odległość z Ziemi na Księżyc pokonałaby w zaledwie 4 minuty.

Patronite

Zostań Patronem Astrofazy! Pomóż rozwijać projekt i zyskaj dostęp do bonusowych treści!

Zobacz szczegóły!

Co niezwykłe, szybkość, z jaką porusza się ta czarna dziura sprawia, że nie pochłania ona materii przed sobą, lecz spręża ją powodując, że napotkany gaz i pył ulega kondensacji. Na zewnętrznej, czołowej części tego śladu widać obszar silnie jasnego, zjonizowanego tlenu. Naukowcy z zespołu uważają, że może to być wynik samego oddziaływania czarnej dziury z materią lub może to być promieniowanie z dysku akrecyjnego – do publikacji badań nie byli w stanie udzielić jednoznacznej odpowiedzi. W śladzie za czarną dziurą, gdzie znajduje się uprzednio skondensowana i wprawiona w ruch materia, możemy obserwować procesy gwiazdotwórcze i nowe gwiazdy. Pieter van Dokkum porównał ten gwiezdny ogon do zmarszczek na wodzie, jakie pozostawia w niej płynący statek. Stąd wniosek, że w ogonie za czarną dziurą musi się znajdować mnóstwo nowych gwiazd, biorąc pod uwagę, że jego jasność osiąga niemal połowę jasności całej galaktyki, z którą jest powiązany.

Ten międzygalaktyczny pocisk, pędzący z taką prędkością, to prawdopodobnie wynik kilku kolizji galaktyk, gdzie w każdej była supermasywna czarna dziura. Według astronomów prawdopodobnie 50 milionów lat temu doszło do połączenia się dwóch galaktyk, których centralne czarne dziury utworzyły układ podwójny. Jakiś czas później doszło do zderzenia z kolejną galaktyką, dzięki czemu powstał układ potrójny supermasywnych czarnych dziur. Układ ten był jednak niestabilny. W wyniku przekazywania pędu pomiędzy jego składnikami, podobnie jak ma to miejsce przy asystach grawitacyjnych, obserwowany obiekt został wystrzelony w jedną stronę, a pozostałe czarne dziury w przeciwną. Świadczyć o tym mają pewne poszlaki: ślad po drugiej stronie galaktyki RCP 28, który miałby być pozostałością po układzie podwójnym oraz fakt, że nie znaleziono śladów aktywności centralnej czarnej dziury. Astronomowie planują kolejne obserwacje tego niezwykłego zjawiska – w podczerwieni za pomocą teleskopu Jamesa Webba oraz w zakresie promieniowania rentgenowskiego za pomocą teleskopu Chandra.

W 2027 roku planowane jest rozpoczęcie misji kosmicznego teleskopu Nancy Grace Roman.

W przeciwieństwie do Hubble’a czy Webba, teleskop ten będzie sięgał szerzej, a nie dalej, co pozwoli na obserwacje i przegląd dużych obszarów nieba jednocześnie. Dane z tego teleskopu będą mogły być przeglądane automatycznie, a budowa obiektu, który uchwycił Hubble, jest tak charakterystyczna, że może posłużyć do nauczania maszynowego. Nie powinno zatem w przyszłości sprawić trudności odnalezienie większej ilości takich struktur, jeżeli tylko istnieją.

Chociaż proces, w którym supermasywna czarna dziura jest wyrzucana z galaktyki, był przewidywany przez fizyków-teoretyków od 50 lat, to nigdy takiego zdarzenia nie zaobserwowano “na żywo”. Jeżeli dalsze badania potwierdzą aktualne założenia astronomów, to będziemy mieli precedens. Okrycie to, pomimo że jest dziełem przypadku, stawia kolejne pytania przed naukowcami i otwiera nowy rozdział w historii badań nad czarnymi dziurami.