Астрономы впервые однозначно зафиксировали сверхмассивную чёрную дыру, выброшенную из своей галактики, движущуюся с ошеломляющей скоростью 3,5 миллиона километров в час (1000 километров в секунду). Открытие, сделанное с помощью космического телескопа «Джеймс Уэбб» (JWST), подтверждает ранее теоретическое явление: чёрные дыры могут быть насильственно изгнаны из гравитационных объятий своих родительских галактик. Эта выброшенная чёрная дыра, масса которой в десять миллионов раз превышает массу нашего Солнца, несется сквозь пару галактик «Космическая Сова», оставляя за собой видимый след из возмущенного вещества.
Первое подтвержденное бегство
Сбежавшая чёрная дыра была впервые идентифицирована с помощью телескопа «Хаббл» в 2023 году. Ключом послужила странная полоса света, которую нельзя было объяснить ни одним известным механизмом… пока. Наблюдения JWST подтвердили, что эта полоса на самом деле является ударной волной, вызванной экстремальной скоростью чёрной дыры. Она толкает перед собой галактический «ударный фронт» из материи, одновременно волоча за собой 200 000 световых лет хвост, где газ накапливается и запускает звездообразование.
«Силы, необходимые для выталкивания такой массивной чёрной дыры, огромны, но было предсказано, что такие побеги должны происходить», — говорит Питер ван Доккум из Йельского университета, руководитель команды. В настоящее время эта чёрная дыра находится на расстоянии 230 000 световых лет от своей родной галактики.
Как чёрные дыры становятся беглецами?
Наиболее вероятное объяснение заключается в том, что чёрная дыра была выброшена во время слияния галактик. Когда две галактики сливаются, их центральные сверхмассивные чёрные дыры в конечном итоге начнут спирально сближаться друг с другом. Существует два основных способа, которыми это может привести к выбросу:
- Слияние чёрных дыр: Две чёрные дыры сталкиваются, высвобождая интенсивные гравитационные волны, которые придают объединенной чёрной дыре мощный «толчок». Этот толчок может быть достаточно сильным, чтобы полностью выбросить её.
- Трёхчастичное взаимодействие: Если одна из галактик уже содержит двойную систему чёрных дыр, входящая чёрная дыра из другой галактики дестабилизирует систему. Одна из трёх чёрных дыр затем с силой выбрасывается.
Команда считает, что первый сценарий — слияние, за которым следует мощный толчок — является наиболее вероятной причиной этого конкретного беглеца.
Ударная волна и звездообразование
Экстремальная скорость чёрной дыры сжимает окружающий газ в ударную волну, вызывая звездообразование на её пути. Этот процесс создает след из новых звёзд, общая масса которых примерно в 100 миллионов раз превышает массу нашего Солнца. Открытие раскрывает совершенно новый механизм звездообразования: рождение звёзд в кажущемся пустом пространстве, вдали от каких-либо галактик.
Что это значит для будущего?
Слияния галактик распространены, что означает, что сбежавшие сверхмассивные чёрные дыры также могут быть широко распространены. Это открытие открывает дверь для поиска большего количества этих бродячих объектов, которые могут оказать значительное влияние на другие галактики, с которыми они сталкиваются. Столкновение с другой галактикой приведет к впечатляющей ударной волне, сжатию газа и созданию новых звёзд в огромных масштабах.
К счастью, на расстоянии 9 миллиардов световых лет «Космическая Сова» слишком далеко, чтобы представлять какую-либо угрозу для нашей собственной галактики. Команда теперь планирует использовать будущие телескопы, такие как телескоп им. Романа и Euclid, для поиска дополнительных сбежавших чёрных дыр.
«Меня удивило всё в этом исследовании… подтверждение этого с помощью JWST было просто невероятным», — говорит ван Доккум. Открытие подтверждает, что побеги чёрных дыр, когда-то теоретические, являются реальным явлением во Вселенной, изменяющим наше понимание эволюции галактик.
