Загадъчна черна дупка е прокудена от родната си галактика

Международен екип изследователи, които от години анализират данните на големи астрономически обекти, откриха загадъчната черна дупка SDSS1133, която може да е била изгонена от родната си галактика.

Обектът е част от галактиката джудже Маркарян 177 (Markarian 177), разположена на 90 млн. светлинни години от Земята в съзвездие Голяма мечка. Обикновено свръхмасивните черни дупки заемат място в центъра, но SDSS1133 се намира минимум на разстояние 2600 светлинни години от ядрото на своята галактика.

За първи път астрономите открили този загадъчен обект преди 60 години, но тогава не успели да установят неговия произход.

През юни 2013 г. учените получили снимки с висока резолюция в близкия инфрачервен диапазон с помощта на десетметровия телескоп Keck II.

„Като анализирахме данните, открихме, че регионът SDSS1133 не превишава 40 светлинни години в диаметър, а центърът на галактиката Маркарян 177 пази свидетелства за интензивно звездообразуване и други особености, сочещи на неотдавнашен сблъсък на две галактики – разказва Чао-Лин Хун от Хавайския университет, един от авторите на работата. – По-скоро този сблъсък е изхвърлил черната дупка от обичайното ѝ място.“

„Подозираме, че виждаме последствията от сливането на две малки галактики и техните централни черни дупки – продължава съавторът Лора Блеча от университета на Мериленд, специалист по сливането на черните дупки. – Астрономите дълго време търсят такъв род отхвърлени черни дупки, но това е първото откритие.“

В резултат на сблъсъка и сливането на две галактики техните форми се променят и започват нови процеси по звездообразуване. Ако всяка галактика има в центъра си свръхмасивна черна дупка, то в резултат се образува свързана двойка в центъра на обединяващите се галактики, а накрая двете дупки просто се сливат в една.

„Това изследване е изключително интересно – коментира астрономът Дейвид Сандърс от Хавайския университет. – Като правило ние виждаме звездообразуване и активност, ставали резултат от сливането на галактики и техните дупки. Сега намерихме отхвърлена черна дупка, изгонена от галактиките след сливането.“

Сливането на черни дупки освобождава огромно количество енергия във вид на гравитационно излъчване. Вълненията в тъканта на пространството и времето образуват гънки във всички посоки от ускоряващите се маси.

Ако двете черни дупки са равни по маса и въртене, тяхното сливане излъчва гравитационни вълни равномерно във всички посоки. Но често масата и параметрите на въртене са различни, което според идеята трябва да доведе до едностранно излъчване на гравитационните вълни, което успоредно изпуска едната от черните дупки в противоположна посока.

Такъв „удар“ може да е достатъчен, за да изхвърли напълно черната дупка от родната ѝ галактика, като завинаги я запокити да скита из междугалактичното пространство. Или „ударът“ да изпрати обекта на разтеглена орбита. Независимо от своите движения, черната дупка ще съхрани всички горещи газове в капан около себе си и ще продължава да „сияе“ в определени дължини на вълната, докато не привлече целия достъпен газ. Подобен необичаен източник на светлина може да е и SDSS1133.

Астрономите отбелязват, че е възможно и да не са прави и SDSS1133 може да се окаже останка от масивна звезда, унищожена в резултат на свръхнова (в полза на тази хипотеза говори това, че излъчването на обекта за последните 10 години не се е изменило).

Ако този обект не е черна дупка, то е възможно той да се отнася към много необичаен тип звезда – ярка синя променлива. Тези звезди са пулсиращи хипергиганти, които могат да светят милион пъти по-силно от Слънцето и чиято маса може да достига до 150 слънчеви.

От повърхността на звездите от този тип постоянно изтича мощен звезден вятър който през цялото време снижава тяхната маса, затова те са заобиколени от масивни мъглявини. Тези хипергиганти изхвърлят големи обеми маса в пространството дълго преди да се взривят. Ако SDSS1133 е подобна звезда, то в периода от 1950 до 2001 г. тя е преживяла мощно изхвърляне на вещество, а пре 2001 година се е превърнала в свръхнова.

Възможно е също тя да демонстрира на учените най-дългия период на „променливост“ от наблюдаваните някога от астрономите. Взаимодействието между изхвърления газ и взривната вълна може да обясни устойчивата яркост на обекта в ултравиолетовия спектър. Макар това, че в последно време яркостта само се увеличава, да свидетелстват в полза на хипотезата за изгнанието на черната дупка.

Да добавим, че най-близкият аналог на този обект в нашата галактика е масивната бинарна система Ета Кил, която включва ярка синя променлива, чиято маса превишава тази на нашето Слънце около 90 пъти. Между 1838 и 1845 г. в системата е прогърмял взрив и като следствие са изхвърлени повече от 10 слънчеви маси, които направило ярката синя променлива втората по яркост звезда в небето.

За да уточнят произхода на изучавания сега обект, учените планират да използват наблюдения с ултравиолетовия спектрограф от борда на телескопа „Хъбъл“ през октомври 2015 г. Във всеки случай SDSS1133 вече е призната от изследователите за доста нетрадиционно явление.

Научната статия за изхвърлената черна дупка е публикувана в изданието Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.