Polowanie na zaginioną, jedną z największych czarnych dziur we Wszechświecie
Astronomowie poszukują śladów supermasywnej czarnej dziury w gromadzie galaktyk Abell 2261. Prawie wszystkie duże galaktyki zawierają centralne czarne dziury, a galaktyka w środku Abell 2261 powinna zawierać szczególnie masywną. Naukowcy uważają, że w przeszłości ta galaktyka uległa połączeniu z inną, co mogło spowodować wyrzucenie nowo powstałej supermasywnej czarnej dziury poza granice galaktyki. Pomimo dokładnych poszukiwań za pomocą teleskopu Chandra i innych, astronomowie nie wiedzą jeszcze, co stało się z tą gigantyczną czarną dziurą o masie od 3 do 100 miliardów mas Słońca. Ta brakująca czarna dziura powinna znajdować się w olbrzymiej galaktyce w centrum gromady galaktyk Abell 2261, która znajduje się około 2,7 miliarda lat świetlnych od Ziemi.
Ponieważ masa centralnej czarnej dziury zwykle jest skorelowana z masą samej galaktyki, astronomowie spodziewają się, że galaktyka w centrum Abell 2261 będzie zawierać supermasywną czarną dziurę, która powinna rywalizować z niektórymi z największych znanych czarnych dziur we Wszechświecie. Masę zaginionej czarnej dziury szacuje się na od 3 do 100 miliardów mas Słońca, w czasie gdy obecny rekordzista ma masę w okolicy 66 miliardów mas Słońca.
Korzystając z danych teleskopu Chandra uzyskanych w 1999 i 2004 roku, astronomowie przeszukali już centrum centralnej galaktyki Abell 2261 w poszukiwaniu oznak supermasywnej czarnej dziury. Szukali rozgrzanej materii, spadającej w kierunku czarnej dziury i wytwarzającej promieniowanie rentgenowskie, ale takowej nie wykryli.
Teraz, dzięki nowym, dłuższym obserwacjom Chandry uzyskanym w 2018 roku, zespół kierowany przez Kayhana Gultekina z University of Michigan przeprowadził głębsze poszukiwania czarnej dziury w centrum galaktyki. Rozważali również alternatywne wyjaśnienie, w którym czarna dziura została z niej wyrzucona. To gwałtowne zdarzenie mogło wynikać z połączenia dwóch galaktyk, tworząc obserwowaną.
Kiedy czarne dziury się łączą, wytwarzają zmarszczki w czasoprzestrzeni zwane falami grawitacyjnymi. Gdyby ogromna ilość fal grawitacyjnych generowanych przez takie zdarzenie była silniejsza w jednym kierunku niż w drugim, teoria przewiduje, że nowa, jeszcze bardziej masywna czarna dziura zostałaby wystrzelona z dala od centrum galaktyki w przeciwnym kierunku. Nazywa się to recoiling black hole.
Astronomowie nie znaleźli jeszcze dowodów na takie zjawisko i nie wiadomo, czy supermasywne czarne dziury zbliżają się wystarczająco blisko siebie, aby połączyć się i wytworzyć wystarczające fale grawitacyjne. Jak dotąd astronomowie zweryfikowali tylko połączenia znacznie mniejszych czarnych dziur.
Galaktyka w centrum Abell 2261 jest doskonałą gromadą do poszukiwania recoiling black hole, ponieważ istnieją dwie wskazówki, że mogło dojść do połączenia dwóch supermasywnych czarnych dziur. Po pierwsze, dane z obserwacji optycznych Hubble’a i Subaru ujawniają jądro galaktyki – centralny region, w którym liczba gwiazd jest równa lub bliska wartości maksymalnej – która jest znacznie większa, niż oczekiwano od galaktyki tej wielkości. Drugim znakiem jest to, że najgęstsze skupisko gwiazd w galaktyce znajduje się ponad 2000 lat świetlnych od centrum galaktyki, co jest uderzająco dużą odległością.
Cechy te zostały po raz pierwszy zidentyfikowane przez Marca Postmana z Space Telescope Science Institute (STScI) i współpracowników na wcześniejszych zdjęciach z Hubble’a i Subaru, co skłoniło ich do zasugerowania idei połączonej czarnej dziury w Abell 2261. Podczas połączenia supermasywna czarna dziura w każdej galaktyce opada w kierunku centrum nowo utworzonej galaktyki. Jeśli zostaną ze sobą związane grawitacją, a ich orbita zacznie się kurczyć, oczekuje się, że czarne dziury wejdą w interakcję z otaczającymi gwiazdami i wyrzucą je ze środka galaktyki. To wyjaśniałoby tak duży rdzeń Abell 2261.
Chociaż istnieją wskazówki, że doszło do połączenia czarnych dziur, ani dane z Chandry, ani z Hubble nie wykazały dowodów na istnienie samej czarnej dziury. Gultekin i większość jego współautorów, na czele z Sarah Burke-Spolaor z Uniwersytetu Zachodniej Wirginii, wcześniej używali Hubble’a do poszukiwania grupy gwiazd, która mogła zostać wyrzucona razem z recoiling black hole. Przebadali trzy skupiska w pobliżu centrum galaktyki i zbadali, czy ruchy gwiazd w tych skupiskach są wystarczająco duże, aby sugerować, że zawierają one czarną dziurę o masie dziesięciu miliardów mas Słońca. Nie znaleźli jej.
Wcześniej badali Abell 2261 także z użyciem The Karl G. Jansky Very Large Array. Emisja radiowa wykryta w pobliżu centrum galaktyki ukazała dowody na to, że supermasywna czarna dziura była tam jeszcze 50 milionów lat temu.
Po wystrzeleniu Kosmiczny Teleskop Jamesa Webba może być w stanie wykryć obecność supermasywnej czarnej dziury w centrum galaktyki lub w okolicy. Jeśli Webb nie będzie w stanie znaleźć czarnej dziury, najlepszym wytłumaczeniem będzie to, że czarna dziura wycofała się z centrum galaktyki.
chandra.harvard.edu
Zgłoś naruszenie/Błąd
Oryginalne źródło ZOBACZ
Dodaj kanał RSS
Musisz być zalogowanym aby zaproponować nowy kanal RSS