Zdjęcie w tle: Sloan Digital Sky Survey (SDSS)

Pewna czarna dziura przemieszcza się po wszechświecie z prędkością 177 000 km/h, z niewiadomych powodów. Jej masa wynosi prawdopodobnie 3 miliony mas Słońca. Obiekt przedziera się przez centrum galaktyki J0437+2456, oddalonej od Ziemi o 230 milionów lat świetlnych.

Naukowcy od dawna spekulowali, że czarne dziury mogłyby się przemieszczać, jednak uważa się takie zjawisko za niesłychanie rzadkie. Czarne dziury mają bowiem ogromną masę i potrzeba bardzo dużej siły, aby je poruszyć.

Teoretyczne podstawy badania szybkości czarnych dziur

Aby zbadać to zjawisko, naukowcy porównali wzajemne prędkości 10 różnych supermasywnych czarnych dziur i galaktyk, w których centrum się znajdowały. Badano takie obiekty, w których dysku akrecyjnym znajdowała się woda. Gdy atomy tlenu i wodoru budujące cząsteczkę wody zostaną pobudzone do świecenia, emitują one wiązkę promieniowania mikrofalowego, czyli maser.

Korzystając z Efektu Dopplera, możemy oszacować szybkość źródła promieniowania. Jeśli promieniowanie przez nas obserwowane ma długość fali dłuższą od tej charakterystycznej dla wody, znaczy, że ta czarna dziura się od nas oddala. Odwrotnie jeśli zaobserwujemy falę o długości krótszej od spodziewanej, znaczy, że obiekt się do nas przybliża.

Zestawienie obrazów dysku akrecyjnego czarnej dziury w promieniowaniu rentgenowskim (obserwatorium Chandra) i promieniowaniu radiowym (Event Horizon Telescope).

Obserwacje i ich wyniki

W badaniach wykorzystywano metodę interferometrii wielkobazowej. Użycie tej techniki pozwoliło połączyć obrazy wykonane przez różne teleskopy w jeden spójny obraz, który można by uzyskać, używając teleskopu o średnicy równej odległości między instrumentami. To pozwoliło na bardzo precyzyjne pomiary prędkości czarnych dziur.

Spośród dziesięciu obserwowanych supermasywnych czarnych dziur dziewięć pozostawało w spoczynku względem centrów swoich galaktyk. Jedynie jedna przemieszczała się z zawrotną szybkością 177 000 km/h. Nie jest to jednak najszybsza zaobserwowana czarna dziura, ponieważ w 2017 roku na łamach czasopisma Astronomy & Astrophysics opublikowano wiadomość o czarnej dziurze poruszającej się z szybkością 7,2 miliona km/h.

Przyczyny dziwnego zachowania czarnych dziur

Jak dotąd nie znaleziono odpowiedzi na pytanie co wprawiło superszybkie czarne dziury w ruch. Spekuluje się, że są to obiekty powstałe w wyniku połączenia dwóch czarnych dziur. Taki obiekt mógłby uzyskać sporą szybkość początkową tuż po połączeniu. Druga teoria zakłada, że superszybkie czarne dziury są przyciągane przez drugą czarną dziurę, która jest niewidoczna.

Być może czarna dziura znajdująca się w galaktyce J0437+2456 tworzy układ podwójny z innym obiektem, którego nie dostrzeżono. Jednak aby wyjaśnić tę tajemnicę potrzeba wielu dalszych badań, które uchylą rąbka tajemnicy.

Wyniki powyżej prowadzonych badań zostały opublikowane 12 marca tego roku na łamach The Astrophysical Journal.

Autor

Krystyna Syty

Zastępca redaktora naczelnego portalu AstroNET, członek Klubu Astronomicznego Almukantarat.