Яскравий хвіст, що витягнувся з далекої галактики, може вказувати на невидиму надмасивну чорну діру, яка виявилася викинута з її центру і летить геть, залишаючи за собою області активного зореутворення.
©Caltech, R. Hurt (IPAC)
Вважається, що в центрах великих галактик, включаючи нашу, знаходяться надмасивні чорні діри, що набирають мільйони і навіть мільярди мас Сонця. Активно поглинаючи речовину, вони прискорюють і розжарюють його, змушуючи випромінювати і частково викидаючи геть на величезній швидкості. Все це і видає присутність надмасивних чорних дір, дозволяючи оцінити їх колосальні розміри. При злитті декількох таких галактик їх чорні діри зближуються і закручуються навколо загального центру ваги. В результаті цих складних взаємодій одна з дір може бути викинута з галактики, немов запущена гравітаційної пращею.
Опинившись в порожнечі міжгалактичного простору, вона стає невидимою для телескопів. Однак іноді помітити “дірку-сироту” можна по сліду, який вона залишає за собою. До таких висновків прийшли астрофізики з Єльського університету, стаття яких представлена в бібліотеці препринтів arXiv і готується до публікації в The Astrophysical Journal Letters.
Пітер Ван Доккум (Pieter van Dokkum) і його колеги використовували космічний телескоп Hubble для вивчення карликової галактики RCP 28. Однак на отриманих зображеннях вони помітили щось незвичайне – яскраву і вузьку лінію, що вказує на центр іншої, більш далекої і великої галактики. Тому вчені провели додаткові спостереження в гавайській обсерваторії Кека. Це дозволило оцінити відстані до дивної лінії і самої галактики. Вони виявилися розташовані разом, на дистанції близько 39 мільйонів світлових років, а значить, пов’язані один з одним.
© Dokkum et al., 2023
Довжину самого хвоста астрономи оцінили в 200 тисяч світлових років. Крім того, він неоднорідний і по яскравості, і за кольором вихідного випромінювання. У хвості є ділянки, схожі на ударні хвилі. Все це може вказувати на проходження масивного тіла, що рухався на величезній швидкості і залишає за собою області підвищеної концентрації речовини, в деяких з яких почалося формування нових зірок. Ван Доккум з співавторами пов’язали цей процес з надмасивною чорною дірою, яка була викинута з центру далекої галактики.
© Dokkum et al., 2023
Згідно з гіпотезою авторів роботи, в минулому ця галактика пережила злиття з іншою. Їх чорні діри зійшлися і почали спільне обертання. Такий тандем міг би стабільно існувати досить довго, проте потім відбулося злиття з третьою галактикою. Поява третьої надмасивної чорної діри порушило стійкість пари, і незабаром одна з них виявилася викинута з центру галактики, а потім і за її межі.
Рухаючись на великій швидкості, вона стискала навколишній газ. У міру охолодження таких ділянок міжгалактичної середовища в них запускалося народження молодих зірок. Астрономи змогли розглянути щонайменше три області утворення зірок у хвості. Розрахунки показали, що деяким зіркам може бути менше 30 мільйонів років.
Подібні області зореутворення можуть залишати і релятивістські джети — вузькі потоки плазми, які викидаються з активних центрів галактик на навколосвітній швидкості. Однак версію з викидом надмасивної чорної діри підтверджує і форма самої галактики: вона виявилася сильно порушена через проходження крізь неї величезного гравітуючого об’єкта. Можливо, в майбутньому вченим вдасться знайти й інші такі сліди, які стануть одним зі способів виявляти невидимі чорні діри — «сироти».