Supermasywna czarna dziura pędzi przez wszechświat z prędkością 177 000 km/h, a astronomowie, którzy ją zauważyli, nie wiedzą dlaczego.
Szybko poruszająca się czarna dziura, która jest około 3 miliony razy cięższa od naszego Słońca, mknie przez centrum galaktyki J0437+2456, oddalonej od nas o około 230 milionów lat świetlnych.
Naukowcy od dawna twierdzą, że czarne dziury mogą się poruszać, ale taki ruch jest rzadkością, ponieważ ich gigantyczna masa wymaga równie ogromnej siły, aby je rozpędzić.
"Nie spodziewamy się, że większość supermasywnych czarnych dziur będzie się poruszać; zazwyczaj są one zadowolone z tego, że po prostu siedzą w miejscu" - powiedział w oświadczeniu Dominic Pesce, prowadzący badania astronom z Harvardu i Smithsonian Center for Astrophysics.
Aby rozpocząć poszukiwania tego nieczęstego kosmicznego zjawiska, naukowcy porównali prędkości 10 supermasywnych czarnych dziur z galaktykami, których centrum tworzyły, skupiając się na czarnych dziurach z wodą wewnątrz ich dysków akrecyjnych - spiralnych zbiorów kosmicznej materii na orbitach wokół czarnych dziur.
Dlaczego woda? Gdy woda krąży wokół czarnej dziury, zderza się z inną materią, a elektrony otaczające atomy wodoru i tlenu tworzące cząsteczki wody zostają wzbudzone do wyższych poziomów energetycznych. Kiedy elektrony te wracają do stanu podstawowego, emitują wiązkę laseropodobnego promieniowania mikrofalowego zwanego maserem.
Wykorzystując kosmiczne zjawisko znane jako przesunięcie ku czerwieni, w którym oddalające się obiekty rozciągają swoje światło na dłuższe (a więc bardziej czerwone) fale, astronomowie byli w stanie zaobserwować, w jakim stopniu światło masera z dysku akrecyjnego było przesunięte w stosunku do jego znanej częstotliwości w stanie spoczynku, a tym samym zmierzyć prędkość poruszającej się czarnej dziury.
Wykonali oni więcej obserwacji z różnych teleskopów i połączyli je wszystkie razem przy użyciu techniki zwanej interferometrią o bardzo długiej linii bazowej (VLBI); dzięki tej technice naukowcy mogli połączyć obrazy z kilku teleskopów, aby uzyskać obraz jak przechwycony przez bardzo duży teleskop, o ogromnej średnicy. W ten sposób naukowcy mogli precyzyjnie zmierzyć prędkość czarnych dziur, z których pochodziły.
Jednym z teleskopów użytych przez naukowców do eksperymentu było Obserwatorium Arecibo, które zostało wycofane z użytku po tym, jak platforma instrumentu rozbiła się o dysk teleskopu w grudniu 2020 roku.
Spośród 10 czarnych dziur, które zmierzono, dziewięć znajdowało się w spoczynku, a jedna w ruchu. Chociaż 177 000 km/h to dość szybko, nie jest to najszybsza supermasywna czarna dziura. Naukowcy wcześniej zmierzyli supermasywną czarną dziurę pędzącą przez kosmos z prędkością 7,2 mln km/h, o czym donieśli w 2017 roku w czasopiśmie Astronomy & Astrophysics.
Badacze nie wiedzą, co mogło sprawić, że tak ciężki obiekt poruszał się z tak dużą prędkością, ale wymyślili dwie możliwości.
"Być może obserwujemy następstwa połączenia się dwóch supermasywnych czarnych dziur" - powiedział w oświadczeniu Jim Condon, radioastronom z National Radio Astronomy Observatory. "Rezultat takiej fuzji może spowodować odrzut się nowo narodzonej czarnej dziury, a my możemy obserwować ją w akcie odrzutu lub jak ponownie się osiada".
Druga możliwość jest uważana przez astronomów za znacznie rzadszą i bardziej nowatorską: Supermasywna czarna dziura może być częścią pary z inną czarną dziurą, która jest niewidoczna dla ich pomiarów.
"Pomimo wszelkich oczekiwań, że powinny one występować w pewnych ilościach, naukowcy mieli problem z identyfikacją wyraźnych przykładów podwójnych supermasywnych czarnych dziur" - powiedział Pesce.
"To, co możemy obserwować w galaktyce J0437+2456 jest jedną z czarnych dziur w takiej parze, z drugą pozostającą ukrytą dla naszych obserwacji radiowych z powodu braku emisji masera".
Jeśli czarna dziura jest holowana wokół przez jeszcze większą, niewidoczną, mogłoby to wyjaśnić, dlaczego podróżuje tak szybko, ale potrzeba będzie więcej obserwacji, aby dotrzeć do sedna zagadki.
Grupa opublikowała swoje odkrycia 12 marca w The Astrophysical Journal.
Źródło: livescience.com
