Trag pronađen u gasu koji okružuje daleku galaksiju mogao bi da bude pušač koji se dimi koji pokazuje na odbeglu supermasivnu crnu rupu.
Na osnovu analize svetlosti koja je putovala više od 7,5 milijardi godina da bi stigla do nas, tim astronoma je predstavio dokaze o kolosalnom objektu izbačenom iz galaksije domaćina pre 39 miliona godina, koji sada juri preko međugalaktičkog prostora na 1.600 kilometara. (994 milja) u sekundi.
Iako je sama crna rupa nevidljiva, njen trag nije: udari koji su ostali u tankom međugalaktičkom mediju ostavljaju za sobom trag formiranja zvezda u komprimovanom gasu. Rad tima pokazuje jedan način na koji bismo mogli da identifikujemo mirne supermasivne crne rupe izbačene iz njihovih galaksija da zumiraju, nevidljive i nevezane, kroz međugalaktički prostor.
Istraživanje, koje je vodio astrofizičar Pieter van Dokkum sa Univerziteta Jejl, prihvaćeno je u The Astrophisical Journal Letters i dostupno je na serveru za preprint arKsiv.
Ideja da bi supermasivna crna rupa mogla biti izbačena iz svoje galaksije zapravo nije toliko čudna. U stvari, astronomi su već identifikovali ono što misle da bi moglo biti više supermasivnih crnih rupa izbačenih iz centara njihovih galaksija (iako nijedna još ne prelazi u međugalaktički prostor), pa čak i jednu galaksiju kojoj izgleda da u potpunosti nedostaje supermasivna crna rupa.
Ali sve te supermasivne crne rupe imaju jednu zajedničku stvar: aktivne su, što znači da su okružene oblakom materijala koji pada u njihova razjapljena usta propasti. Ovaj proces generiše sulude količine toplote i svetlosti, što ih čini mnogo lakšim za uočavanje.
Ali nisu sve crne rupe aktivne. A oni koji tiho gledaju svoja posla između grickalica, samo se druže i rade svoje stvari, ne emituju svetlost koju možemo da otkrijemo i stoga su u suštini nevidljivi za našu tehnologiju.
Međutim, nešto tako teško kao što je supermasivna crna rupa – milione do milijarde puta veća od mase Sunca – moglo bi i dalje ostaviti tragove koje možemo uočiti. Ovo je ono što su van Dokkum i njegove kolege predložili: da bi se trag izbačene supermasivne crne rupe mogao otkriti u gasu koji okružuje galaksiju, poznatom kao cirkumgalaktički medijum.
Do otkrića je došlo tokom drugih istraga. Istraživači su koristili Habl da proučavaju mnogo bližu patuljastu galaksiju zvanu RCP 28. Na toj slici su otkrili nešto što bi moglo biti samo trag odbegle supermasivne crne rupe.
Slika je otkrila svetlu prugu koja je usmerena pravo na centar nepravilne galaksije. U početku su istraživači mislili da je to kosmički zraci, ali se pojavio u oba filtera koji se koriste za obradu slika. Dakle, u oktobru 2022. godine, napravili su naknadne slike koristeći Keck opservatoriju, da izračunaju crveni pomak galaksije i prugu. Ovo im je dalo veličinu: traka meri preko 200.000 svetlosnih godina.
Analiza je pokazala da galaksija i pruga imaju isti crveni pomak, što znači da su verovatno povezani jedni sa drugima, a pruga i galaksija imaju istu boju. Tim nikada nije video ništa slično.
Gledajući pažljivije, otkrili su da pruga nije ujednačena u boji ili svetlini. Takođe pokazuje znake jake jonizacije i područja šoka. Deo jonizacije bi se mogao objasniti prisustvom veoma mladih, vrućih, masivnih zvezda; to je u skladu sa astrofizičkim šokovima, koji imaju tendenciju da kompresuju gas i uzrokuju kolaps njegovih grudvica pod gravitacijom, formirajući bebe zvezde.
Tragovi svetlosti koji izlaze iz centara galaksija nisu neuobičajeni; to su obično astrofizički mlazovi, moćni, uski tokovi plazme koji putuju brzinom skorom svetlosti, lansirani iz polarnih oblasti aktivnih supermasivnih crnih rupa. Ipak, niz koji je tim pronašao ne pokazuje nijedno od obeležja astrofizičkog mlažnjaka.
Moguće je, spekuliše tim, da je prolazak mlaznjaka mogao da ostavi trag formiranja zvezda za sobom; ali linija na slikama ne odgovara nijednom zabeleženom ili simuliranom slučaju formiranja zvezda izazvanog mlazom.
U stvari, posmatrana linija je sasvim suprotna od onoga što bi astronomi očekivali od mlaza gasa; najjači na najdaljoj tački od galaksije, gde ima manje materijala, i uži na većoj udaljenosti, umesto da se širi poput mlaza.
Tim veruje da je najbolje objašnjenje odbegla supermasivna crna rupa, koja uznemirava i sabija cirkumgalaktički medijum dok putuje kroz njega, ostavljajući za sobom formaciju zvezda.
Verovatno se pitate šta može da izbaci supermasivnu crnu rupu iz njene galaksije, a odgovor je: još jedna supermasivna crna rupa. Ili dva. U scenariju istraživača, dve galaksije su se spojile jednom davno; supermasivne crne rupe u jezgri ovih galaksija spojile su se u binarnu supermasivnu crnu rupu i ostale tako neko vreme.
Zatim je došla treća galaksija, a supermasivna crna rupa u njoj je potonula u centar novo spojenog trija galaksija, što je rezultiralo interakcijom tri tela poznatom kao Hils mehanizam koji je odbacio jednu od crnih rupa velikom brzinom.
Buduća posmatranja na više talasnih dužina će moći da pomognu astronomima da shvate da li je to zaista slučaj. U međuvremenu, pošto je ova karakteristika toliko karakteristična, druge primere bi trebalo relativno lako pronaći, posebno sa moćnijim instrumentima, kao što je predstojeći infracrveni svemirski teleskop Nanci Roman Grace.
„Mi tvrdimo da je ova karakteristika trag odbjegle SMBH, oslanjajući se na mali broj radova koji su napisani na ovu temu u proteklih pedeset godina“, pišu istraživači u svom radu.
„Ova oblast bi mogla imati koristi od daljeg teorijskog rada, posebno zato što ovi radovi predlažu različite mehanizme formiranja budnica. Hidrodinamičke simulacije koje modeliraju udare i takođe uzimaju u obzir gravitacione efekte mogle bi dovesti ove početne studije zajedno u samodosledan okvir. “
Istraživanje je prihvaćeno za objavljivanje u The Astrophisical Journal Letters i dostupno je na arKsiv-u.
