Астрономы обнаружили движущуюся сверхмассивную черную дыру

Ученые давно предполагают, что сверхмассивные черные дыры могут блуждать в космосе, но поймать их оказалось непросто.

Теперь исследователи из Центра астрофизики Гарвардского и Смитсоновского университетов выявили самый ясный на сегодняшний день случай движения сверхмассивной черной дыры. Их результаты опубликованы в журнале Astrophysical Journal.

«Мы не ожидаем, что большинство сверхмассивных черных дыр будут двигаться; они обычно довольствуются тем, что просто сидят без дела», — говорит Доминик Пеше, астроном из Центра астрофизики, который руководил исследованием. — Они такие тяжелые, что их трудно сдвинуть с места. Подумайте, насколько труднее привести в движение шар для боулинга, чем футбольный мяч, понимая, что в этом случае «шар для боулинга» в несколько миллионов раз больше массы нашего Солнца. Для этого потребуется довольно сильный удар.»

Доминик Пеше и его коллеги работали над наблюдением этого редкого явления в течение последних пяти лет, сравнивая скорости сверхмассивных черных дыр и галактик.

«Мы спросили: являются ли скорости черных дыр такими же, как скорости галактик, в которых они находятся? — Мы ожидаем, что они будут двигаться с одинаковой скоростью. Если они этого не делают, это означает, что черная дыра была нарушена.»

Для своих поисков команда ученых  первоначально обследовала 10 отдаленных галактик и сверхмассивные черные дыры в их ядрах. Они специально изучали черные дыры, которые содержали воду в своих аккреционных дисках — спиральных структурах, которые вращаются внутрь по направлению к черной дыре.

Когда вода вращается вокруг черной дыры, она производит лазерный луч радиоизлучения, известный как мазер. При исследовании с помощью комбинированной сети радиоантенн с использованием метода, известного как очень длинная базовая интерферометрия (VLBI), мазеры могут помочь очень точно измерить скорость черной дыры.

Этот метод помог команде определить, что девять из 10 сверхмассивных черных дыр находятся в состоянии покоя, но одна выделялась и, казалось, находилась в движении.

Расположенная на расстоянии 230 миллионов световых лет от Земли, черная дыра находится в центре галактики под названием J0437+2456. Ее масса примерно в три миллиона раз больше массы нашего Солнца.

Используя последующие наблюдения с обсерваториями Аресибо и Джемини, ученые подтвердили свои первоначальные выводы. Сверхмассивная черная дыра движется со скоростью около 170 000 км в час внутри галактики J0437+2456.

Но что вызывает это движение, неизвестно. Исследователи подозревают, что есть две возможности.

«Возможно, мы наблюдаем последствия слияния двух сверхмассивных черных дыр», — говорит Джим Кондон, радиоастроном из Национальной радиоастрономической обсерватории, участвовавший в исследовании. «Результат такого слияния может привести к тому, что новорожденная черная дыра отскочит, и мы можем наблюдать, как она отскакивает или как она снова останавливается.»

Но есть и другая, возможно, еще более захватывающая возможность: черная дыра может быть частью двойной системы.

«Несмотря на все ожидания, что они действительно должны быть там в некотором изобилии, ученым было трудно идентифицировать четкие примеры двойных сверхмассивных черных дыр», — говорит Доминик Пеше. «То, что мы могли бы видеть в галактике J0437+2456, — это одна из черных дыр в такой паре, а другая остается скрытой для наших радионаблюдений из-за отсутствия ее мазерного излучения.»

Однако в конечном счете потребуются дальнейшие наблюдения, чтобы установить истинную причину необычного движения этой сверхмассивной черной дыры.