Гравитационные волны "изгнали" сверхмассивную чёрную дыру из центра далёкой галактики.


Астрономы обнаружили сверхмассивную чёрную дыру, которая покинула центр своей галактики. Исследователи предполагают, что, возможно, причиной тому послужила невероятная сила гравитационных волн, которые и выбросили громадную массой более одного миллиарда Солнц чёрную дыру с её законного места.

Объект был обнаружен космическим телескопом НАСА Hubble. По данным специалистов, эта блуждающая чёрная дыра – самый массивный космический монстр, изгнанный из дома. По крайней мере, эта самая "тяжеловесная" чёрная дыра из всех аналогичных "обиженных", обнаруженных ранее.

Исследователи подсчитали, что, чтобы отбросить подальше такую чёрную дыру, потребовалась энергия, эквивалентная одновременному взрыву 100 миллионов сверхновых звёзд. Наиболее правдоподобным её источником является, по мнению учёных, "толчок" гравитационных волн. Последние могли появиться при слияния двух огромных чёрных дыр в центре родительской галактики.

Кстати, именно благодаря похожему случаю (слиянию двух чёрных дыр) астрономы смогли впервые зафиксировать неуловимую ранее "рябь" пространства-времени в сентябре 2015 года.

Учёные наблюдали за блуждающей чёрной дырой при помощи телескопа "Хаббл" и были весьма удивлены собранными данными. "Когда я только увидел это, я подумал, что мы имеем дело с каким-то странным явлением, — говорит руководитель команды Марко Кьябердже (Marco Chiaberge) из Научного института космического телескопа. – Когда мы объединили наблюдательные данные "Хаббла" с данными космической рентгеновской обсерватории "Чандра" и проектом "Слоановского цифрового обзора неба", то всё указало на один и тот же сценарий".

По его словам, о блуждающей чёрной дыре было собрано огромное количество информации – больше, чем о любом другом подобном объекте.

Изображения "Хаббла", сделанные в видимом и ближнем инфракрасном свете, помогли учёным получить первую подсказку, что изучаемая галактика необычна. Снимки продемонстрировали яркий квазар 3C 186 – энергетическую "подпись" чёрной дыры, находящейся вдали от галактического центра. К слову, этот квазар и его родительская галактика "обитают" в восьми миллиардах световых лет от Земли в скоплении галактик.

Собственно, благодаря квазару специалисты и обнаружили необыкновенные особенности галактики. "Хаббл" в то время проводил обследование далёких галактик, испускающих мощные потоки излучения.

"Я ожидал увидеть слияние галактик или что-то ещё, но никак не квазар, который был явно смещён относительно ядра правильно сформированной галактики. Чёрные дыры находятся в центрах галактик, поэтому было неожиданно увидеть квазар не на своём месте", – рассказывает Кьябердже.

Команда вычислила расстояние между чёрной дырой и ядром, сравнивания распределение звёздного света в родительской галактике с данными по обыкновенной эллиптической галактике, полученными при помощи компьютерной модели. Оказалось, что космический монстр уже отошёл на более, чем 35 тысяч световых лет от центра, что превышает дистанцию между Солнцем и центром Млечного Пути.

На основе спектроскопических наблюдений исследователи оценили массу чёрной дыры и измерили скорость газа, захваченного вблизи неё.



"На удивление мы обнаружили, что газ близ чёрной дыры отлетает от центра галактики со скоростью примерно 7,5 миллиона километров в час", — рассказывает один из членов команды Джастин Эли (Justin Ely) из Научного института космического телескопа. Подобное измерение также помогает понять скорость космического монстра, поскольку газ гравитационно привязан к нему.

По подсчётам астрономов, чёрная дыра движется так быстро, что добралась бы от Земли до Луны всего лишь за три минуты. Такой скорости вполне достаточно для полного изгнания чёрной дыры из галактики за 20 миллионов лет. Затем она, скорее всего, будет вечно бродить по просторам Вселенной.

Изображения "Хаббла" выявили и другую интересную особенность родительской галактики. Она обладает слабыми дугообразными чертами, так называемыми приливными хвостами (tidal tails). Они появляются в ходе гравитационного "перетягивания" сталкивающихся галактик.

Это открытие свидетельствует о том, что в прошлом система 3С 186, вероятно, "создала союз" с другой галактикой, каждая из которых обладала центральными массивными чёрными дырами. Последние в итоге могли слиться друг с другом в одну, ныне вытолкнутую.





В целом, благодаря комплексному анализу, исследователи разработали сценарий, описывающий изгнание чёрной дыры из собственного дома практически в духе греческих мифов.

Согласно теории астрономов, две галактики слились, а их чёрные дыры расположились в центре новообразованной эллиптической галактики. При кружении двух монстров вокруг друг друга в их окрестностях "разбрызгиваются" гравитационные волны, примерно так же, как и вода при поливе газона.

Со временем огромные объекты подходили всё ближе друг к другу, и в ходе этого процесса также излучалась гравитационная энергия. Если две чёрные дыры имеют разные массы и скорости вращения, то они излучают более сильные гравитационные волны в одном направлении. При их столкновении (и остановке "производства" гравитационных волн) новая объединённая чёрная дыра отскочила в противоположном направлении от сильнейших гравитационных волн и унеслась подобно ракете.

Специалисты говорят, что им очень повезло обнаружить подобное космическое явление: не все слияния чёрных дыр создают несбалансированные гравитационные волны, которые приводят в движение гигантские объекты (то есть попросту отталкивают его в противоположном направлении).

Исследование об "обиженной" чёрной дыре опубликовано в научном издании Astronomy & Astrophysics (PDF-файл).

Добавим, что чёрные дыры, конечно же, не впервые удивляют учёных. Недавно учёные застали один такой гигантский объект фактически на "месте преступления": сверхмассивная чёрная дыра терзает, кромсает и пожирает несчастную звезду вот уже более десяти лет.