Новый дом для путешествующих чёрных дыр

Наиболее массивная чёрная дыра когда-либо измеренная может быть перемещалась межгалактическим автостопом, убегая от одной галактики прежде, чем оказаться захваченной другой. Если эта гипотеза будет доказана, то это станет первым разом, когда астрономы окончательно заметили чёрную дыру, которая была изгнана из своего первоначального галактического дома.

Компьютерное моделирование слияния галактик предполагает, что некоторые сверхмассивные чёрные дыры могут быть кочевниками: когда центральные чёрные дыры галактик объединяются, они могут излучать огромный прилив энергии в одном направлении. Этот взрыв должен отправлять вновь образованную чёрную дыра в противоположном направлении, как показало моделирование, часто с достаточной скоростью, чтобы дыра смогла избежать попадания в галактику.

Астрономы искали при помощи телескопа изображения, содержащие признаки беглых чёрных дыр, но пришли к лишь нескольким спорным кадрам. "Мы посмотрели на многие объекты и ничего не нашли",- говорит Эрин Боннинг, астроном из Канадского Университета Квест в Сквамиш, Британская Колумбия.

В ноябре прошлого года, исследование описывало гигантские чёрные дыры, размерами по 17 миллиардов масс Солнца, в центре, казалось бы, заурядной галактики NGC 1277 кластера Персей на расстоянии 250 млн. световых лет от Земли. В то время как в большинстве галактик центральная чёрная дыра составляет около одной десятой процента от их общей массы, черная дыра NGC 1277 составляет 14 процентов массы галактики. "Этот документ всех удивил",- говорит Боннинг. "Это чрезвычайно большая чёрная дыра в обычной галактике."

NGC 1277 и её черная дыра оказались такой странной парой, что Боннинг и его коллега Грегори Шилдс из университета Техаса в Остине, предположили, что они эволюционировали вместе. Они изучали изображения кластера Персей и рассчитывали гравитационное взаимодействие астрономических объектов, пытаясь определить, почему эта чёрная дыра могла быть выброшена из другой галактики, а затем попасть в NGC 1277.

Ключевой задачей было найти гигантскую галактику, такую, которая могла бы удержать чёрные дыры в 17-миллиардов солнечных масс, на расстоянии около 325000 световых лет от NGC 1277. Боннинг и Шилдс предположили, что это галактика, которая называется NGC 1275, является продуктом галактического слияния, которое состоялось миллиарды лет назад. Слияние галактик принесло черные дыры, каждая в около 10 миллиардов раз больше массы Солнца, орбиты вращались вокруг друг друга почти со скоростью света, пока они не объединились. Тогда сценарий из компьютерного моделирования стал разыгрываться: энергия, выделяющаяся в результате слияния отшвырнула вновь образованную чёрную дыру.

Боннинг и Шилдс предположили, что чёрные дыры прошли несколько миллиардов лет через межгалактическое пространство со скоростью около 4,5 миллиона километров в час. Миллионы вращающихся вокруг звезд попадали в это время в ловушку интенсивной гравитации чёрной дыры. Наконец чёрная дыра сделала близкий проход в NGC 1277, и в течение сотен миллионов лет, галактика переместила её к своему центру.

Бонниг и Шилдс представил эту версию событий в журнале Astrophysical Journal Letters, и они ожидают большое внимания к их исследованию. Ави Лоеб, теоретик из Гарвард-Смитсоновского центра астрофизики в Кембридже, штат Массачусетс, восхваляет открытие учёных, но отмечает, что каждый из шагов, которые они описывают не происходит так часто во Вселенной. "Несколько редких событий вряд ли могут произойти вместе",- говорит он. "Я думаю, что, скорее всего есть больше способов достижения того же результата".

Шилдс отмечает, что в NGC 1275 текущая чёрная дыра немного меньше, чем ожидали учёные. Они предположили, что возможно галактике пришлось восстанавливать с нуля её после потери своей предыдущей чёрной дыры. Он и Боннинг надеются выполнить компьютерное моделирование предлагаемых ими сценариев. "Это было бы очень весело понаблюдать",- говорит Шилдс. "Теперь мы должны убедить астрономов, включая себя, что это правда".