Gdy dochodzi do kolizji czarnych dziur, trzeba uważać. Teoria przewiduje, że gdy się zlewają dochodzi do wielkiego wybuchu promieniowania grawitacyjnego. A uwolniona energia może “wykopać” czarną dziurę z galaktyki macierzystej.

W artykule zatytułowanym Konsekwencje odrzutu wynikającego z grawitacyjnego promieniowania, który ma się ukazać w Astrophisical Journal, profesor David Merritt z Rochester Institute of Technology, Milos Milosavljevic z Caltechu, Marc Favata z Cornell University, Scott Hughes z MIT i Daniel Holz z University of Chicago opisują konsekwencje takiej kosmicznej kolizji.

Uważa się, że właściwie wszystkie galaktyki we Wszechświecie posiadają w centrum supermasywną czarną dziurę. Obecnie uznawana teoria stanowi też, że galaktyki rosną łącząc się z innymi. Podczas łączenia się, centralne czarne dziury tworzą system podwójny i zaczynają rotować wokół siebie, ostatecznie spadając jedna na drugą i łącząc się w jedną większą czarną dziurę. Połączeniu się towarzyszy emisja promieniowania grawitacyjnego, przewidziana w teorii względności.

Merritt i jego współpracownicy wyliczyli, jak szybko czarna dziura musi się poruszać, aby całkowicie uciec z pola grawitacyjnego galaktyki. Okazało się, że większe i jaśniejsze galaktyki wymagają większej energii niż mniejsze systemy. A niewystarczająco energetyczne “kopnięcie” doprowadzi jedynie do tymczasowego wyrzucenia czarnej dziury, która następnie jak na gumce, wróci na swoją pozycję.

Z pracy płynie jeszcze jeden wniosek, który poddaje pod wątpliwość teorie mówiące, że supermasywne czarne dziury mogły powstać w wyniku stopniowego łączenia się mniejszych czarnych dziur we wczesnych Wszechświecie. “Kiedyś galaktyki były mniejsze i energia uwolniona podczas połączenia wystarczała, żeby wykopać czarną dziurę poza galaktykę” – mówi Merritt.

Według autorów, dużo bardziej prawdopodobne wydaje się, że supermasywne czarne dziury urosły stopniowo zbierając gaz z otoczenia, a do złączania się czarnych dziur dochodzi dopiero od niedawna, od momentu gdy galaktyki osiągnęły rozmiar zbliżony do dzisiejszego.

Wiemy że supermasywne czarne dziury znajdują się w centrum galaktyk takich jak Droga Mleczna” – mówi Merritt. – “Ale z tego co wiemy, mniejsze systemy gwiazd nie posiadają czarnych dziur. Być może kiedyś miały, ale zostały ich pozbawione w wyniku odrzutu“.

Odrzut jest konsekwencją teorii względności Einsteina. Wynika z faktu, że fale grawitacyjne emitowane w ostatniej fazie łączenia są anizotropowe. A efekt ten jest największy, gdy jedna czarna dziura jest znacznie większa od drugiej.

Astrofizycy są świadomi tego faktu od lat sześćdziesiątych, jednak dopiero teraz mają możliwość wykorzystać wystarczająco potężne narzędzia obliczeniowe, by ocenić skalę zjawiska. Pierwsze dokładne wyliczenia siły odrzutu pojawiają się w pracy Favata, Hueghesa i Holza.

Jak zauważa Merritt, nikt nie potwierdził obserwacyjnie “wykopania” czarnej dziury z galaktyki. Jak podsumował naukowiec, najlepszą okazją do tego byłoby zlokalizowanie czarnej dziury tuż po wyrzuceniu, w galaktyce która dopiero co złączyła się z inną.

Można by zaobserwować niecentralną czarna dziurę taką, która jeszcze nie wróciła na swoją pozycję” – podsumowuje naukowiec. – “Szanse na taką obserwację są niewielkie, ale teraz, gdy wiemy czego szukać, nie zdziwię się, gdy ktoś ostatecznie odkryje taką czarną dziurę“.

Autor

Anna Marszałek