Физики реконструировали возможный выброс сверхмассивной черной дыры из галактики
Ученые восстановили параметры слияния двух сверхмассивных черных дыр, которое могло придать образовавшемуся объекту скорость почти 1 тыс. км/с и выбросить его из галактики.
МОСКВА, 26 августа. /Новости науки/. Физики реконструировали слияние двух сверхмассивных черных дыр, которое могло выбросить загадочный объект, получивший название RBH-1, из далекой галактики. Результаты исследования опубликованы в журнале Physical Review Letters.
Исследование описывает первый наблюдаемый объект, соответствующий предсказанному общей теорией относительности сценарию сильной отдачи после слияния черных дыр. При слиянии такие объекты создают гравитационные волны, а при определенной конфигурации системы они способны придать возникшей черной дыре импульс и отправить ее по новой траектории.
RBH-1 обнаружили в 2022 году на изображении галактики примерно в 7,5 млрд световых лет от Земли. Астрономы заметили тонкую линию протяженностью более 202 тыс. световых лет, направленную от центра галактики. На ее переднем крае находился точечный объект без обнаруживаемых звезд, удалявшийся со скоростью почти в одну тысячу километров в секунду.
Ученые, обнаружившие эту структуру, интерпретировали ее как след сверхмассивной черной дыры, движущейся через межгалактическое пространство и вызывающей образование звезд за собой. Объект получил обозначение RBH-1.
Для восстановления произошедшего исследователи смоделировали сотни тысяч возможных пар черных дыр, рассчитали отдачу после их слияния и отобрали только варианты, соответствовавшие скорости RBH-1. Расчеты показали, что массы исходных черных дыр должны были быть относительно близкими: более массивная могла превосходить вторую не более чем в шесть раз.
Однако одной разницы в массах для такой скорости оказалось недостаточно. Даже при крупном слиянии отдача достигала бы примерно 200 км/с, что значительно меньше наблюдаемых почти 1 тыс. км/с. Поэтому, согласно расчетам, обе черные дыры должны были быстро вращаться, причем направления их вращения не совпадали.
Более массивная из двух черных дыр, как установили исследователи, должна была вращаться на уровне 70–75% максимально допустимого общей теорией относительности значения. Ее ось вращения при этом была наклонена.
Полученные параметры позволили ученым сделать вывод и о предшествующей истории системы. К тому времени сверхмассивные черные дыры обычно уже находились по одной в центрах своих галактик, поэтому встреча двух таких объектов требовала столкновения их родительских галактик. Исследователи рассчитали, что более крупная галактика превосходила меньшую по массе не более чем в четыре раза. Направления вращения галактик, вероятно, также не совпадали.
Образовавшаяся после их столкновения галактика, обозначенная в работе как GX, все еще сохраняет признаки пережитого возмущения. Однако к моменту слияния черных дыр она уже успела за примерно 70 млн лет вновь сформировать относительно целостную структуру.
Первоначально линию на архивном снимке космического телескопа «Хаббл» сочли артефактом изображения. Последующие спектроскопические наблюдения показали, что она представляет собой цепочку молодых голубых звезд длиной около 200 тыс. световых лет, ведущую обратно к галактике. Распознать RBH-1 как объект, соответствующий сценарию убегающей черной дыры, астрономам помогли последующие наблюдения с помощью космического телескопа «Джеймс Уэбб» в 2025 году.
Общая теория относительности предсказывает, что примерно 5–10% подобных слияний должны сообщать образовавшейся черной дыре сильный импульс. Авторы исследования отмечают, что RBH-1 стал первым наблюдаемым объектом, соответствующим такому сценарию.
Исследование описывает первый наблюдаемый объект, соответствующий предсказанному общей теорией относительности сценарию сильной отдачи после слияния черных дыр. При слиянии такие объекты создают гравитационные волны, а при определенной конфигурации системы они способны придать возникшей черной дыре импульс и отправить ее по новой траектории.
RBH-1 обнаружили в 2022 году на изображении галактики примерно в 7,5 млрд световых лет от Земли. Астрономы заметили тонкую линию протяженностью более 202 тыс. световых лет, направленную от центра галактики. На ее переднем крае находился точечный объект без обнаруживаемых звезд, удалявшийся со скоростью почти в одну тысячу километров в секунду.
Ученые, обнаружившие эту структуру, интерпретировали ее как след сверхмассивной черной дыры, движущейся через межгалактическое пространство и вызывающей образование звезд за собой. Объект получил обозначение RBH-1.
Для восстановления произошедшего исследователи смоделировали сотни тысяч возможных пар черных дыр, рассчитали отдачу после их слияния и отобрали только варианты, соответствовавшие скорости RBH-1. Расчеты показали, что массы исходных черных дыр должны были быть относительно близкими: более массивная могла превосходить вторую не более чем в шесть раз.
Однако одной разницы в массах для такой скорости оказалось недостаточно. Даже при крупном слиянии отдача достигала бы примерно 200 км/с, что значительно меньше наблюдаемых почти 1 тыс. км/с. Поэтому, согласно расчетам, обе черные дыры должны были быстро вращаться, причем направления их вращения не совпадали.
Более массивная из двух черных дыр, как установили исследователи, должна была вращаться на уровне 70–75% максимально допустимого общей теорией относительности значения. Ее ось вращения при этом была наклонена.
Полученные параметры позволили ученым сделать вывод и о предшествующей истории системы. К тому времени сверхмассивные черные дыры обычно уже находились по одной в центрах своих галактик, поэтому встреча двух таких объектов требовала столкновения их родительских галактик. Исследователи рассчитали, что более крупная галактика превосходила меньшую по массе не более чем в четыре раза. Направления вращения галактик, вероятно, также не совпадали.
Образовавшаяся после их столкновения галактика, обозначенная в работе как GX, все еще сохраняет признаки пережитого возмущения. Однако к моменту слияния черных дыр она уже успела за примерно 70 млн лет вновь сформировать относительно целостную структуру.
Первоначально линию на архивном снимке космического телескопа «Хаббл» сочли артефактом изображения. Последующие спектроскопические наблюдения показали, что она представляет собой цепочку молодых голубых звезд длиной около 200 тыс. световых лет, ведущую обратно к галактике. Распознать RBH-1 как объект, соответствующий сценарию убегающей черной дыры, астрономам помогли последующие наблюдения с помощью космического телескопа «Джеймс Уэбб» в 2025 году.
Общая теория относительности предсказывает, что примерно 5–10% подобных слияний должны сообщать образовавшейся черной дыре сильный импульс. Авторы исследования отмечают, что RBH-1 стал первым наблюдаемым объектом, соответствующим такому сценарию.
