Впервые обнаружена гигантская чёрная дыра, выбрасываемая из своей галактики

Впервые обнаружена гигантская чёрная дыра, выбрасываемая из своей галактики

 Александр Березин 

Американские астрономы, основываясь на данных космического телескопа «Чандра», считают, что в галактике CID-42, находящейся в 4 млрд световых лет от нас, произошло доселе невиданное: сверхмассивная чёрная дыра выбрасывается из галактического ядра на скорости в 4,8 млн км/ч (1 500 км/с).

По мнению исследователей, происходящее — результат столкновения и слияния двух сверхмассивных чёрных дыр (ЧД), получивших мощный импульс от неоднородного распределения в пространстве гравитационных волн, образовавшихся при столкновении.

Сопоставление оптических и рентгеновских изображений отсеяло варианты: перед нами результат слияния двух ЧД. (Иллюстрация X-ray: NASA / CXC / SAO / F.Civano et al; Optical: NASA / STScI; Optical (wide field): CFHT, NASA / STScI.)

Когда мы впервые писали о рентгеновском источнике CID-42, его природа оставалась дискуссионной. Дальнейшие наблюдения позволили исключить все версии, кроме одной — слияния чёрных дыр с сопутствующим разгоном образовавшегося небесного тела неравномерным излучением гравитационных волн.

ЧД может получить существенное ускорение тогда, когда гравитационные волны, испускаемые одной её стороной, интенсивнее, чем излучаемые противоположной. Именно это и происходит, когда две ЧД сталкиваются. Явление, по всей видимости, редкое, но, с учётом времени существования Вселенной, факт его регистрации всего за пару десятилетий наблюдений за ЧД означает, что огромное их количество должно находиться в межгалактическом пространстве. Причём обнаружить их там невозможно: они чёрные, поэтому и внутри галактик мы видим не их, а лишь проваливающуюся в них материю. В межгалактическом пространстве материи мало, и, как теперь ясно, вполне вероятно, что выброшенные ЧД составляют значительную её часть.

Но как вообще оказалось возможным столкновение двух сверхмассивных ЧД? Исследователи полагают, что, когда две протогалактики, образовавшие галактику в районе рентгеновского источника CID-42, столкнулись, сверхмассивные ЧД в их центре также не избежали этой участи. Ниже представлена симуляция такого столкновения галактик, ведущего к слиянию ЧД в их центре (ЧД выделены цветом лишь для наглядности; на деле такого, конечно, быть не может):

Масса столкнувшихся протогалактик составляла, по расчётам, 450 и 230 млрд масс Солнца, в то время как их сверхмассивные ЧД весили 5,4 и 4,3 млн солнечных масс.

Результаты наблюдений CID-42 в оптическом (выделено жёлтым и белым) и рентгеновском (синим) диапазонах (иллюстрация NASA / CXC / SAO / F. Civano et al. / STScI).

Другое, ранее рассматривавшиеся объяснение заключалось в том, что три сверхмассивные ЧД после столкновения протогалактик оказались близко друг к другу, и две слились, а третья была выброшена гравитационным резонансом из их окрестностей, приобретя столь высокую скорость, что сейчас её вылет из CID-42 кажется неизбежным (скорость ухода для этой галактики почти вдвое меньше). Однако обсерватория «Чандра» не регистрирует других ЧД в регионе. Поэтому объяснение кажется маловероятным.

Результаты исследования опубликованы в Astrophysical Journal.

Подготовлено по материалам Рентгеновской обсерватории «Чандра».