Обнаружена черная дыра, выбрасываемая из своей галактики

Сопоставление оптических и рентгеновских изображений отсеяло варианты: перед нами результат слияния двух ЧД. (Иллюстрация X-ray: NASA / CXC / SAO / F.Civano et al; Optical: NASA / STScI; Optical (wide field): CFHT, NASA / STScI.)

Американские астрономы, основываясь на данных космического телескопа «Чандра», считают, что в галактике CID-42, находящейся в 4 миллиардов световых лет от нас, произошло доселе невиданное: сверхмассивная чёрная дыра выбрасывается из галактического ядра на скорости в 4,8 миллионов км/ч (1 500 км/с).

По мнению исследователей, происходящее — результат столкновения и слияния двух сверхмассивных чёрных дыр (ЧД), получивших мощный импульс от неоднородного распределения в пространстве гравитационных волн, образовавшихся при столкновении.

Когда впервые заговорили о рентгеновском источнике CID-42, его природа оставалась дискуссионной. Дальнейшие наблюдения позволили исключить все версии, кроме одной — слияния чёрных дыр с сопутствующим разгоном образовавшегося небесного тела неравномерным излучением гравитационных волн.

Черная дыра может получить существенное ускорение тогда, когда гравитационные волны, испускаемые одной её стороной, интенсивнее, чем излучаемые противоположной. Именно это и происходит, когда две черные дыры сталкиваются. Явление, по всей видимости, редкое, но, с учётом времени существования Вселенной, факт его регистрации всего за пару десятилетий наблюдений за черными дырами означает, что огромное их количество должно находиться в межгалактическом пространстве. Причём обнаружить их там невозможно: они чёрные, поэтому и внутри галактик мы видим не их, а лишь проваливающуюся в них материю. В межгалактическом пространстве материи мало, и, как теперь ясно, вполне вероятно, что выброшенные ЧД составляют значительную её часть.

Но как вообще оказалось возможным столкновение двух сверхмассивных черных дыр? Исследователи полагают, что, когда две протогалактики, образовавшие галактику в районе рентгеновского источника CID-42, столкнулись, сверхмассивные черные дыры в их центре также не избежали этой участи. Ниже представлена симуляция такого столкновения галактик, ведущего к слиянию черных дыр в их центре.

Другое, ранее рассматривавшиеся объяснение заключалось в том, что три сверхмассивные черные дыры после столкновения протогалактик оказались близко друг к другу, и две слились, а третья была выброшена гравитационным резонансом из их окрестностей, приобретя столь высокую скорость, что сейчас её вылет из CID-42 кажется неизбежным (скорость ухода для этой галактики почти вдвое меньше). Однако обсерватория «Чандра» не регистрирует других черных дыр в регионе. Поэтому объяснение кажется маловероятным.

Результаты наблюдений CID-42 в оптическом (выделено жёлтым и белым) и рентгеновском (синим) диапазонах (иллюстрация NASA / CXC / SAO / F. Civano et al. / STScI).