Телескоп Хаббл зафиксировал предполагаемую «сбежавшую» чёрную дыру, оставившую звёздный след
Будто сорвавшись с цепи, сквозь межгалактическое пространство мчится невидимый монстр. Скорость его такова, что если бы он находился в нашей Солнечной системе, то долетел бы от Земли до Луны за 14 минут. Эта сверхмассивная чёрная дыра весом в 20 миллионов Солнц, оставила за собой невиданный доселе «инверсионный след» новорождённых звёзд длиной в 200000 световых лет, что вдвое превышает диаметр нашей галактики Млечный Путь.
Вместо того, чтобы проглатывать лежащие на её пути звёзды, подобно космическому Пакману, чёрная дыра врезается в газ, оставляя на пути узкий коридор из новых звёзд. Она мчится так быстро, что не успевает перекусить. Ничего подобного ранее не видели, но по воле случая телескопу Хаббл удалось это запечатлеть.
«Мы считаем, что это — кильватерная струя, оставляемая чёрной дырой там, где газ сгущается и способен формировать звёзды. Таким образом, мы наблюдаем формирующиеся звёзды, тянущиеся за чёрной дырой» — говорит Петер ван Доккум (Pieter van Dokkum) из Йельского Университета в Нью-Хейвене, Коннектикут. «То, что мы видим — это последствие. Мы видим как звёзды расходятся в хвосте чёрной дыры как волны за кормой корабля.»
В хвосте должно быть огромное количество новых звёзд, учитывая, что его яркость составляет почти половину яркости той галактики, с которой он связан.
Чёрная дыра — в конце колонны, которая простирается до её родительской галактики. На внешнем конце колонны виден весьма яркий узел ионизированного кислорода. Исследователи полагают, что газ либо сжимается и нагревается когда по нему бьёт несущаяся чёрная дыра, либо это излучение окружающего её аккреционного диска.
«Газ сжимается из-за этого сверхзвукового, очень мощного удара чёрной дыры. Как именно это работает — неизвестно» — говорит ван Доккум.
«То, что мы на неё наткнулись — чистейшее везение» — добавил ван Доккум. Он искал шарообразные скопления звёзд в одной из близлежащих карликовых галактик. «Я проводил обычное сканирование изображения с Хаббла, когда заметил, что у нас тут небольшой штрих. Я сразу же подумал: «О, космический луч попал в детектор камеры и на картинке получился линейный артефакт». Когда мы удалили космические лучи, то поняли что он остался на прежнем месте. Это не было похоже ни на что из виденного нами ранее».
Поскольку это было необычно, ван Доккум со своей командой провели дополнительную спектроскопию — с помощью телескопа обсерватории Кека на Гавайях. Звёздный след, по словам исследователя, «ошеломительный, очень и очень яркий и очень необычный». Наблюдения позволили предположить, что мы наблюдаем последствия пролёта чёрной дыры сквозь газовый ореол, окружающий родительскую галактику.
Эта «межгалактическая ракета», вполне вероятно, является результатом нескольких столкновений сверхмассивных чёрных дыр. У астрономов есть подозрение, что первые две галактики слились за около 50 миллионов лет до наблюдаемого явления. Вследствие этого сошлись две сверхмассивные чёрные дыры, находящиеся в их центрах. Они вращались друг вокруг друга в виде бинарной чёрной дыры.
Затем в дело вступила ещё одна галактика со своей сверхмассивной чёрной дырой. Как в старой поговорке: «Вдвоём хорошо, а третий — лишний» (прим. перев. дословно: «Двое — компания, трое — толпа»). «Тусовка» из трёх чёрных дыр привела к хаотической и нестабильной конфигурации. Одна чёрная дыра отняла импульс у двух других и вылетела из родительской галактики. Изначальная бинарная дыра могла остаться на месте, либо же «лишняя» чёрная дыра сменила одну из двух в изначальной бинарной системе, выбив предыдущего компаньона.
Когда одинокая чёрная дыра полетела в одном направлении, бинарная система двинулась в противоположную сторону. В противоположном конце родительской галактики заметна аномалия, которая может быть «сбежавшей» сдвоенной чёрной дырой. Основательным доказательством этому служит тот факт, что в ядре галактики нет признаков активной чёрной дыры. Чтобы подтвердить данный феномен с чёрными дырами, в качестве следующей ступени будут проведены дальнейшие наблюдения — с помощью телескопа Джеймс Уэбб и рентгеновской обсерватории «Чандра».
Вероятно, что мы найдём похожие объекты, когда находящийся в разработке телескоп Нэнси Грейс Роман (Nancy Grace Roman Space Telescope, запуск запланирован на 2026) даст широкоугольную картинку Вселенной с превосходным разрешением Хаббла. Поскольку это поисковый телескоп, Роман может обнаружить другие подобные редкие и маловероятные «звёздные штрихи» в других районах космоса. Для этого может потребоваться машинное обучение с использованием алгоритмов, которые, по мнению ван Доккума, способны успешно обнаруживать специфические странные образования в море прочих астрономических данных.
Исследование опубликовано 6 апреля в журнале The Astrophysical Journal Letters.