Что может заставить сверхмассивную чёрную дыру покинуть галактику-хозяина? У них могут быть сотни миллионов и даже миллиарды масс Солнца. Что может быть достаточно мощным, чтобы вытеснить одного из этих гигантов?
Ответ кроется в слияниях галактик.
Астрономы обнаружили первый подтверждённый случай сбежавшей сверхмассивной чёрной дыры (SMBH). Она находится в галактике Cosmic Owl, которая на самом деле представляет собой пару кольцевых галактик на расстоянии около 8,8 миллиарда световых лет. Кольца напоминают глаза совы, когда они всё ближе и ближе к слиянию. Астрономы, наблюдающие за «Космической совой», обнаружили в галактике длинный линейный объект и задались вопросом, может ли это быть хвост от первой подтверждённой сбежавшей SMBH. Теперь новое исследование подтверждает это.
Новое исследование под названием «Подтверждение JWST существования сбежавшей сверхмассивной чёрной дыры через её сверхзвуковой носовой удар» представлено в «The Astrophysical Journal Letters». Ведущий автор — Питер ван Доккум из астрономического факультета Йельского университета. Ван Доккум является ведущим автором нескольких статей, посвящённых изучению «Космической совы» в поисках убедительных доказательств существования сбежавшей SMBH. Исследование доступно онлайн на сервере препринтов arXiv.
«Периодический уход сверхмассивных чёрных дыр (SMBH) из своих галактик-хозяев — давнее предсказание теоретических исследований», — пишут ван Доккум и его соавторы. «Мы представляем наблюдения JWST/NIRSpec IFU за кандидатом в сбежавшие сверхмассивные чёрные дыры на конце линейного объекта длиной 62 килопарсека при z = 0,96».
Существуют два канала, которые могут придать SMBH необходимую скорость, позволяющую ей покинуть галактику. Один из них — взаимодействие трёх тел, а другой — отдача от гравитационной волны, вызванная слиянием BH-BH. «Оба канала возникают естественным образом в результате слияний галактик, поскольку чёрные дыры галактик-предков оказываются в центре галактики-потомка», — пишут авторы.
Два отличительных признака
Два отличительных признака: хвост длиной 200 000 световых лет и носовой удар. Давление в хвосте ниже, чем в носовом ударе, поэтому газ накапливается в хвосте и образует новые звёзды.
JWST наблюдал за кандидатом в сбежавшие чёрные дыры 1 (RBH1) с помощью интегрированной полевой установки NIRSpec. Этот прибор наблюдает за небольшими участками неба в кубах размером 3 угловые секунды на 3 угловые секунды и одновременно фиксирует свет и спектры. Это позволяет астрономам не только видеть объекты, но и анализировать свет для определения состава, температуры и движения одновременно.
«Таким образом, мы обнаруживаем, что наблюдаемая кинематика на конце RBH-1 качественно согласуется с ожиданиями для сильного сверхзвукового носового удара», — объясняют авторы. Носовой удар является ключевым доказательством в поддержку RBH. «Доказательства наличия сверхзвукового носового удара в голове RBH-1 очень сильны, граничат с подавляющими».
Благодаря выявлению хвоста и носового удара исследователи подтвердили, что то, что они наблюдают, является первой подтверждённой сбежавшей чёрной дырой. В предыдущей статье они выявили эти особенности, но им не хватало подробных доказательств, чтобы подтвердить, что то, что они видели, является RBH. Новые наблюдения JWST и HST во многом способствовали подтверждению, причём JWST играет ведущую роль.
«Центральное предложение статьи I заключалось в том, что линейный объект — это след за сбежавшей сверхмассивной чёрной дырой, и это убедительно подтверждается нашим анализом», — пишут авторы. «Используя недавно полученные данные HST/UVIS и JWST/NIRSpec, мы подтверждаем, что замечательный линейный объект, о котором сообщалось в статье I, является следом за сбежавшей SMBH».
«Мы также подтверждаем наличие пространственно разрешённого носового удара в голове следа, что мы предсказали на основе моделей ударных волн и светимости узла [O III] в данных Keck/LRIS», — пишут авторы в заключении.
Прошло 50 лет с тех пор, как учёные предсказали, что SMBH могут выйти из-под контроля из-за отдачи от гравитационной волны или взаимодействия трёх тел. Обнаружение первой такой чёрной дыры — это всегда триумф решимости и интеллектуального мастерства, но там, где есть одна, вероятно, будут и другие. Их поиск станет задачей будущих телескопов.
«Очевидные наборы данных для поиска этих особенностей систематическим образом — это широкомасштабные обзоры с помощью Euclid и Roman», — заключают авторы.
Вселенная иногда может показаться ужасно странным и угрожающим местом, и это открытие не уменьшит никаких опасений. Хотя мы ни в коем случае не находимся в опасности, это ужасное осознание того, что сверхмассивные чёрные дыры с десятками миллионов масс Солнца могут проноситься по космосу, сжимая всё перед собой и оставляя за собой шлейф газа и новых звёзд.
Предоставлено: [Universe Today](https://phys.org/partners/universe-today/)