Огромную черную дыру катапультировало из родной галактики

О явлении, наблюдавшемся впервые, было сообщено 29 апреля.

Когда две сталкивающихся галактики наконец сливаются, считается, что черные дыры в их центрах также соединяются в единое целое. Астрономы предполагали, что выделяющаяся при этом энергия может вытолкнуть новую черную дыру из ее родной галактики в открытый космос, но подобного явления еще никто не наблюдал.

«Мы наблюдали стадии, непосредственно предшествовавшие слиянию черных дыр, — говорит Стефани Комосса из Института внеземной физики им. Макса Планка, участница научной группы, совершившей открытие. — Но самого слияния мы до сих пор не наблюдали».

«В результате слившаяся черная дыра — окончательный продукт слияния, новая черная дыра — была изгнана из галактики», — рассказывает Комосса. Подробности открытия будут опубликованы в номере журнала Astrophysical Journal Letters от 10 мая.

Черная дыра получает пинок

Комосса объясняет, что теория слияний основана на наблюдении за тем, что многие галактики плохо относятся к массивным черным дырам в своем ядре. Если две галактики с такими черными дырами сталкиваются, «то практически неизбежно, что две черные дыры окажутся очень близко друг с другом».

Хотя сразу черные дыры не сливаются.

«Есть предположение, что в течение долгого времени они просто обращаются друг вокруг друга», как двойные звезды, — говорит Комосса.

Со временем взаимообращающиеся черные дыры могут прийти во взаимодействие со звездой или окружающим газом и потерять угловой момент. «Это может подтолкнуть их друг к другу еще ближе», — говорит Комосса.

Затем, через какое время, черные дыры соединятся, и «в момент окончательного соединения двух черных дыр, возникает мощнейший выплеск гравитационных волн. Поскольку такие волны как правило излучаются в одном направлении, черную дыру в результате выбрасывает в противоположном направлении».

«Пинок», который получает черная дыра, сродни отдаче ружья. Согласно теоретическим выкладкам, он может разогнать черную дыру до скорости в несколько тысяч километров в секунду. Исторгающаяся черная дыра, за которой наблюдали Комосса и ее команда, мчалась со скорость 2650 км/ч.

Для таких невероятных скоростей притяжение галактики — не соперник, и черная дыра «неизбежно выйдет в межгалактическое пространство», — говорит Комосса.

Галактическая эволюция

Теоретически, такие слияния и побеги могут оставить несколько черных дыр без галактик, а несколько галактик — без черных дыр.

Установить наличие черной дыры в центре галактики очень непросто. Их гравитация настолько велика, что захватывает свет, на то они и черные. Только наблюдая за эффектом, который они оказывают на предположительно окружающую их материю, можно установить их присутствие, и возможна такая операция обычно только с близлежащими галактиками, поэтому поиски недостающей черной дыры в центре отдаленной галактики — не слишком многообещающая процедура.

Эволюция черных дыр и эволюция галактик очень тесно взаимосвязаны, поэтому что происходит с разлучившимися спутниками, неизвестно и требует дальнейших исследований.

В теоретических моделях, когда черная дыра получала толчок чуть послабее, у нее не получалось преодолеть галактическое притяжение, и она падала назад и колебалась, пока не возвращалась на место в ядро галактики. Недавнее моделирование такой ситуации показало, что звездные орбиты приноравливаются к шатающейся черной дыре, «тем самым явление оказывает существенное воздействие на ядро галактики», — говорит Комосса.