Астрономы нашли признаки смещения черных дыр из центров галактик
Изучив около 100 тысяч квазаров — ярких центров галактик со сверхмассивными черными дырами, астрономы обнаружили признаки необычного явления. После слияния черные дыры могут получать мощный толчок, удаляться от центра галактики, а затем возвращаться обратно.
Источник: Новости науки
МОСКВА, 25 октября /Новости науки/. Астрономы обнаружили признаки того, что сверхмассивные черные дыры могут смещаться из центров галактик после слияний. Об этом говорится в статье, опубликованной в журнале Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.
В центре большинства крупных галактик находятся сверхмассивные черные дыры, масса которых может в миллионы и даже миллиарды раз превышать массу Солнца. Когда две галактики сталкиваются и объединяются, их центральные черные дыры постепенно сближаются и могут сливаться в один более массивный объект. При этом возникают гравитационные волны — колебания пространства-времени, которые распространяются со скоростью света.
Если во время слияния гравитационные волны распространяются неравномерно, образовавшаяся черная дыра получает мощный толчок, напоминающий отдачу при выстреле. В результате она может разогнаться до нескольких миллионов километров в час и покинуть центр своей галактики.
Однако такое смещение не обязательно означает, что черная дыра полностью покидает галактику. Если полученного толчка недостаточно, чтобы преодолеть ее притяжение, черная дыра начинает двигаться вокруг галактического центра, словно маятник. Она проходит через центральную область, замедляется по мере удаления от нее, затем возвращается обратно. Подобные колебания могут продолжаться очень долго.
Существование этого явления предсказывает общая теория относительности Эйнштейна, однако убедительных наблюдательных доказательств до сих пор не было. Ранее астрономы находили отдельные черные дыры, которые могли сместиться после слияний, но исключить другие объяснения их необычного поведения не удавалось.
Следы движения черных дыр обнаружили в свете квазаров
Для проверки своей гипотезы астрономы изучили около 100 тысяч квазаров — чрезвычайно ярких центров галактик, в которых находятся сверхмассивные черные дыры, активно поглощающие окружающее вещество. Хотя сами черные дыры не излучают свет, нагретый газ вокруг них светится, позволяя ученым изучать их движение.
Исследователи сравнили скорость движения черных дыр относительно центров галактик с количеством окружающей их космической пыли. Оказалось, что квазары с более быстро движущимися черными дырами в среднем сильнее скрыты пылью. Это соответствует предположению, что после слияния черные дыры могут смещаться из центров галактик, а затем возвращаться обратно под действием гравитации.
Особенно заметной разница оказалась среди наиболее запыленных квазаров. Их доля была втрое выше среди объектов с самыми быстро движущимися черными дырами, чем среди объектов с самыми медленными.
Именно такую закономерность исследователи предсказали еще в 2016 году. Согласно их расчетам, черная дыра, получившая толчок после слияния, должна двигаться быстрее всего при прохождении через центр галактики, где обычно сосредоточено больше пыли. Поэтому быстро движущиеся черные дыры должны чаще наблюдаться в более запыленных областях.
Ученые провели дополнительные проверки, изменяя способы отбора и анализа данных. Выявленная закономерность сохранялась. При этом, когда специалисты исследовали только излучение газовых облаков, которые не движутся вместе с черной дырой, зависимость между скоростью и количеством пыли исчезала.
В центре большинства крупных галактик находятся сверхмассивные черные дыры, масса которых может в миллионы и даже миллиарды раз превышать массу Солнца. Когда две галактики сталкиваются и объединяются, их центральные черные дыры постепенно сближаются и могут сливаться в один более массивный объект. При этом возникают гравитационные волны — колебания пространства-времени, которые распространяются со скоростью света.
Если во время слияния гравитационные волны распространяются неравномерно, образовавшаяся черная дыра получает мощный толчок, напоминающий отдачу при выстреле. В результате она может разогнаться до нескольких миллионов километров в час и покинуть центр своей галактики.
Однако такое смещение не обязательно означает, что черная дыра полностью покидает галактику. Если полученного толчка недостаточно, чтобы преодолеть ее притяжение, черная дыра начинает двигаться вокруг галактического центра, словно маятник. Она проходит через центральную область, замедляется по мере удаления от нее, затем возвращается обратно. Подобные колебания могут продолжаться очень долго.
Существование этого явления предсказывает общая теория относительности Эйнштейна, однако убедительных наблюдательных доказательств до сих пор не было. Ранее астрономы находили отдельные черные дыры, которые могли сместиться после слияний, но исключить другие объяснения их необычного поведения не удавалось.
Следы движения черных дыр обнаружили в свете квазаров
Для проверки своей гипотезы астрономы изучили около 100 тысяч квазаров — чрезвычайно ярких центров галактик, в которых находятся сверхмассивные черные дыры, активно поглощающие окружающее вещество. Хотя сами черные дыры не излучают свет, нагретый газ вокруг них светится, позволяя ученым изучать их движение.
Исследователи сравнили скорость движения черных дыр относительно центров галактик с количеством окружающей их космической пыли. Оказалось, что квазары с более быстро движущимися черными дырами в среднем сильнее скрыты пылью. Это соответствует предположению, что после слияния черные дыры могут смещаться из центров галактик, а затем возвращаться обратно под действием гравитации.
Особенно заметной разница оказалась среди наиболее запыленных квазаров. Их доля была втрое выше среди объектов с самыми быстро движущимися черными дырами, чем среди объектов с самыми медленными.
Именно такую закономерность исследователи предсказали еще в 2016 году. Согласно их расчетам, черная дыра, получившая толчок после слияния, должна двигаться быстрее всего при прохождении через центр галактики, где обычно сосредоточено больше пыли. Поэтому быстро движущиеся черные дыры должны чаще наблюдаться в более запыленных областях.
Ученые провели дополнительные проверки, изменяя способы отбора и анализа данных. Выявленная закономерность сохранялась. При этом, когда специалисты исследовали только излучение газовых облаков, которые не движутся вместе с черной дырой, зависимость между скоростью и количеством пыли исчезала.
