Международная группа астрономов представила первое подтверждение существования сверхмассивной чёрной дыры (СМЧД), покинувшей свою родительскую галактику и движущейся сквозь космическое пространство под действием высоких скоростей. Это подтверждение основано на данных, полученных с помощью космического телескопа James Webb Space Telescope (JWST), и является значимым шагом в изучении динамики сверхмассивных чёрных дыр и процессов, происходящих при слиянии галактик.
Объект и его расположение
Исследование сосредоточено на системе, известной как Cosmic Owl — паре галактик, визуально напоминающих сову из-за своих кольцевых структур. Эта система находится на расстоянии около 8,8 миллиарда световых лет от Земли. Астрономы ранее заметили в этой системе длинный линейный объект, который мог быть связан с косвенными признаками СМЧД, движущейся вдали от центра галактики.
Данные JWST и подтверждение «убегающей» чёрной дыры
Используя спектрограф NIRSpec IFU на борту космического телескопа JWST, исследователи получили детальные спектральные данные и трёхмерные кубы информации о небольшом участке неба, включающем кандидата на «убегающую» сверхмассивную чёрную дыру, обозначенную в публикации как Runaway Black Hole 1 (RBH-1).
Данные спектроскопии показали характерные особенности, связанные с сильным ударным фронтом (bow shock) на переднем крае объекта, который образуется, когда массивный и очень быстрый объект движется сквозь газовую среду с скоростью, превышающей скорость звука в этой среде. Согласно анализу, такие ударные структуры являются критерием подтверждения того, что чёрная дыра действительно движется относительно окружающего газового окружения с высокой скоростью.
Как «убегающая» сверхмассивная чёрная дыра появилась в межгалактическом пространстве
Супермагнитные чёрные дыры обладают массами в диапазоне от миллионов до миллиардов масс Солнца и обычно находятся в центрах своих галактик. Однако теоретически давно предполагалось, что во время слияния галактик такие массивные объекты могут быть выбиты из центра результирующей системы за счёт сложных гравитационных взаимодействий.
Возможные механизмы включают:
- взаимодействие трёх тел при последовательных сливаниях галактик,
- ударной эффект гравитационных волн, возникающий при слиянии двух сверхмассивных чёрных дыр.
Оба эти механизма способны передать очень большую скорость объекту, в результате чего он оказывается вне гравитационной ловушки родительской галактики и начинает путешествовать по межгалактическому пространству.
Основные признаки RBH-1
Исследователи выделяют несколько ключевых признаков, которые делают RBH-1 убедительным кандидатом на роль первой подтверждённой «убегающей» сверхмассивной чёрной дыры:
- длинный след (wake) газа и молодых звёзд, растянувшийся на десятки килопарсек (около 200 000 световых лет),
- наличие выраженного ударного фронта (bow shock), соответствующего высокой скорости движения объекта через окружающую среду,
- градиент скоростей около 600 км/с вдоль куста газовой эмиссии у головной части следа, характерный для supersonic motion.
Кроме того, анализируя спектральные линии, такие как O III и Hα, учёные смогли оценить динамические свойства газовой среды вокруг объекта, что помогает в подтверждении гипотезы о действительно сильной двигательной энергии у RBH-1.
Почему подтверждение важно
Это открытие имеет несколько научных последствий:
- Подтверждает давнюю теоретическую предсказанную возможность существования сверхмассивных чёрных дыр вне центра галактик, что ранее фиксировалось лишь косвенно.
- Демонстрирует способность JWST не только выявлять светящиеся объекты, но и анализировать динамику газов и движение тяжёлых невидимых объектов с помощью спектроскопии.
- Создаёт основу для систематического поиска подобных объектов в будущих обзорных миссиях, включая миссии Euclid и Roman, которые смогут охватить широкие участки неба.
Место открытия в истории космологии
Теория о возможности «убегающих» сверхмассивных чёрных дыр появилась примерно 50 лет назад, когда учёные впервые предположили, что слияние галактик и слияние самих чёрных дыр могут приводить к выбросу одного из них со скоростью, достаточной для покинуть родительскую систему. До сих пор такие объекты оставались лишь предсказаниями моделей, поскольку прямые объективные доказательства отсутствовали.
Наблюдение RBH-1 становится первым таким подтверждением, расширяя представления о динамике и эволюции активных галактических ядер и — более широко — о взаимодействиях массивных объектов в масштабах космоса.
Заключение
Подтверждение первого **убегающего сверхмассивного чёрного», полученное с помощью James Webb Space Telescope, является важным событием в астрофизике и космологии. Оно подтверждает, что такие массивные объекты действительно могут быть выброшены из своих галактик при определённых условиях, демонстрируя сложные последствия гравитационного взаимодействия галактик и чёрных дыр. Одновременно это открытие подчёркивает уникальные возможности спектроскопических наблюдений с JWST для изучения динамики тяжёлых объектов в удалённых космических системах.
Источники:
Статья создана по материалам https://www.universetoday.com/articles/thank-the-jwst-for-confirming-the-first-runaway-supermassive-black-hole
