Черна дупка се върти между галактиките, оставяйки след себе си звезди – Ars Technica

Ако видите подобна линия на една от вашите снимки, вероятно трябва да отделите няколко минути, за да почистите обектива. Но поредицата в този случай беше в изображение, направено от космическия телескоп Хъбъл, което не е повлияно от шума, който ежедневието оставя върху устройствата, свързани със Земята. Ето защо екип от изследователи реши да разбере какво може да представлява дълго, тънко петно.

Те все още не са сигурни, но най-доброто обяснение изглежда е събуждане, останало от свръхмасивна черна дупка, която е била изстреляна от галактиката, която я е приютявала. Неговото освобождаване вероятно е причинено от две допълнителни свръхмасивни черни дупки, събрани заедно от сливане на галактики. Ако е вярно, това ще бъде първият пример за подобно поведение, който някога сме виждали.

Какво е това?

В дните на филмовите фотоапарати, когато понякога можеха да минат месеци или дори години между заснемането на изображение и проявяването му, не беше необичайно да заснемете новоразработени кадри и да се чудите какво сте уловили на снимка. Почти можете да чуете ехо от онези дни в описанието на астрономите за виждане на петното чрез едно от изображенията на Хъбъл: „Тънката, почти права линия беше лесно очевидна при визуалната оценка на качеството на данните.“

По-внимателен поглед разкри, че линията се простира към малко странно изглеждаща галактика. „Никога преди не бяхме срещали нещо подобно в нашите собствени изображения или в литературата, така че решихме да включим функцията в нашия план за мониторинг на Keck Table.“ [telescope] Битие.“

Въз основа на червеното изместване на светлината от обекта, и двамата, и галактиката са на приблизително едно и също разстояние от Земята, което показва, че двете са свързани. Изследователите изчисляват, че дължината на линията е около 200 000 светлинни години. Докато свръхмасивните черни дупки в центъра на галактиките могат да излъчват струи материал за дълго време (и дори по-дълго), тези струи са склонни да се разпространяват, докато се отдалечават от галактиката. В този случай линията беше тънка по цялата си дължина.

Поглед към излъчващите звезди в ивицата показва, че звездите като цяло стават по-млади, докато се движат надолу по ивицата и по-далеч от галактиката. Събирайки всичко заедно, изглежда, че линията е започнала да се формира преди около 40 милиона години и оттогава върхът й постепенно се отдалечава от галактиката със скорост от около 1600 километра в секунда.

стари теории

Едно възможно обяснение за това движение е, че галактиката е изхвърлила свръхмасивна черна дупка. Това е неизбежно поради две наблюдения: почти всички галактики изглежда имат свръхмасивна черна дупка в сърцевината си и повечето галактики са изградени чрез множество сливания. В резултат на това свръхмасивните черни дупки на галактиките преди сливането в крайна сметка ще се сблъскат една с друга. Има два начина, по които това може да доведе до експулсиране. Единият е, че ако две от тези супермасивни черни дупки претърпят сливане, при което производството на гравитационна енергия е неравномерно, това може да придаде насочен импулс към продукта след сливането.

Алтернативен път към изгонване възниква, ако едно или повече галактически сливания се появят при относително бързи (в астрономически термини) сливания, тогава е възможно все още да не са се слели всички централни черни дупки. В тези случаи можете да имате три или повече от тези гиганти, обикалящи един около друг, позволявайки на гравитационни взаимодействия да извадят един от тях.

Направихме много модели на тези видове взаимодействия, така че имаме доста добро разбиране на процеса на експулсиране. Това, което нямаме, е наистина добро разбиране какво може да се случи, след като черна дупка напусне галактиката. Оказва се, че сме започнали да проектираме това през 70-те по грешни причини. Хората предполагат, че изхвърлените централни черни дупки може да са начин да се обяснят масивните изливания на квазари, което предполага, че квазарите не са били далеч или ярки. Но се оказа, че са квазари Той беше Наистина светло, така че цялата линия на мислене се оказа грешна и идеята бързо беше изоставена.

Моделите показват, че почти всичко в процеса ще бъде интересно. Първо, изхвърлената черна дупка ще запази обвивка от придружаващи звезди, които са били в ядрото на галактиката преди сливането. След изхвърлянето тази черупка ще бъде сравнима по размер или с голям кълбовиден куп, или с много малка галактика джудже. Но звездите вътре се движеха невероятно бързо, защото обикаляха около супермасивна черна дупка.

Ако изхвърленият клъстер – наречен звездна система с високо налягане – срещне част от газа, след като напусне галактиката, той ще създаде ударна вълна в газа, което може да обясни защо върхът на ивицата е най-ярката му точка. След това газът ще се срути в празнотата, оставена от ударните вълни, и ще отприщи кръг от образуване на звезди. Това точно обяснява прогресията на по-старите звезди в галактическата посока.

От друга страна

Така че, поне на грубо ниво, общите очертания на тази линия изглеждат като масивна свръхмасивна черна дупка, която се отдалечава от предишния си дом. Но има два проблема, различни от факта, че моделите наистина не са били актуализирани от десетилетия и разбирането ни за космологията и изчислителната мощ е нараснало експоненциално оттогава.

Може би най-големият проблем е, че нещо изглежда като от другата страна на галактиката от местоположението на линията. Не е толкова далеч от галактиката, колкото върхът на линията, и няма линия от звезди, която да го свързва с галактиката. Но в същото време изглежда, че има йонизиран ударен фронт близо до него и има рядка следа от йонизиран материал, който тече обратно в галактиката.

Следователно, ако това също е свръхмасивна черна дупка, тя трябва да е по-тежка дори от тази, изхвърлена по протежение на линията, защото изглежда, че се движи бавно в сравнение (това предполага, че и двата обекта са били изхвърлени по едно и също време). И те трябва да пътуват през различни материали, защото не водят до един и същи вид звездообразуване.

Най-проблематичното е, че няма очевиден начин да изхвърлите втора черна дупка едновременно, но в обратната посока. Най-простият механизъм за изхвърляне включва три черни дупки, едната изхвърлена, а другите две остатъчни в галактическото ядро. Възможно е тези две да се слеят и да получат гравитационен удар от сливането, но е малко вероятно то да изпрати този удар в определена посока – все пак този обект се отдалечава от изхвърлената черна дупка. Възможно е да се извадят и трите черни дупки, но това ще изисква всички те да са сходни по маса – което не е особено вероятно.

Така че засега изследователите условно предполагат, че този трети обект е друга силно компресирана звездна система с две супермасивни черни дупки; Очевидно нещо, което изисква повече бележки.

Но това важи за целия регион. Има друг обект отстрани на линията, който изглежда просто се подравнява случайно, но това не е потвърдено. Въпреки че астрономите успяха да осигурят време на телескопа да разгледат линията, те не получиха много от това и има много неща, които могат да се направят с по-дълбоки експозиции и повече спектрален анализ. Така че, надяваме се, един по-дълъг поглед ще ни даде по-добра представа за това, което гледаме.

Astrophysical Journal Letters, 2023 г. DOI: 2041-8213/acba86 (относно DOI).