Na wolności grasuje niewidzialny potwór, przemierzający przestrzeń międzygalaktyczną tak szybko, że gdyby znajdował się w naszym Układzie Słonecznym, mógłby podróżować z Ziemi na Księżyc w 14 minut. Ta supermasywna czarna dziura, ważąca aż 20 milionów Słońc, pozostawiła po sobie nigdy wcześniej nie widzianą „smugę” nowonarodzonych gwiazd o długości 200 000 lat świetlnych, dwukrotnie większą od średnicy naszej Drogi Mlecznej. Jest to prawdopodobnie wynik rzadkiej, dziwacznej gry w galaktyczny bilard między trzema masywnymi czarnymi dziurami.
Zamiast pożerać gwiazdy przed sobą, jak kosmiczny Pac-Man, szybka czarna dziura zamienia się w gaz przed sobą, aby zapoczątkować powstawanie nowych gwiazd wzdłuż wąskiego korytarza. Czarna dziura porusza się zbyt szybko, by mieć czas na przekąskę. Nigdy wcześniej nie widziano czegoś podobnego do tego, ale zostało przypadkowo schwytane przez Kosmiczny Teleskop Hubble’a NASA.
„Uważamy, że obserwujemy ślad za czarną dziurą, w miejscu, w którym gaz stygnie i może tworzyć gwiazdy. Przyglądamy się procesowi formowania się gwiazd podążającemu za czarną dziurą” — powiedział Pieter van Dokkum z Yale University w New Haven, Connecticut. „To, co widzimy, to następstwo. Podobnie jak ślad za statkiem, widzimy ślad za czarną dziurą”. Ślad musi zawierać wiele nowych gwiazd, biorąc pod uwagę, że jest prawie w połowie tak jasny jak galaktyka macierzysta, z którą jest powiązany.
Czarna dziura leży na jednym końcu kolumny, która rozciąga się z powrotem do swojej galaktyki macierzystej. Na najbardziej wysuniętym końcu kolumny znajduje się niezwykle jasny węzeł zjonizowanego tlenu. Naukowcy są przekonani, że gaz prawdopodobnie ulega wstrząsom i ogrzewa się w wyniku ruchu czarnej dziury uderzającej w gaz lub może to być promieniowanie z dysku akrecyjnego wokół czarnej dziury. „Gaz przed nim ulega wstrząsowi z powodu tego naddźwiękowego zderzenia z bardzo dużą prędkością czarnej dziury poruszającej się w gazie. Jak to dokładnie działa, nie jest tak naprawdę znane” – powiedział van Dokkum.
„To czysty przypadek, że natknęliśmy się na to” – dodał van Dokkum. Szukał kulistych gromad gwiazd w pobliskiej galaktyce karłowatej. „Właśnie przeglądałem obraz z Hubble’a i zauważyłem, że mamy małą smugę. Od razu pomyślałem:„ och, promień kosmiczny uderza w detektor kamery i powoduje liniowy artefakt obrazowania ”. Kiedy wyeliminowaliśmy promienie kosmiczne, zdaliśmy sobie sprawę, że nadal tam są. Nie przypominały niczego, co widzieliśmy wcześniej”.
Ponieważ było to tak dziwne, van Dokkum i jego zespół wykonali spektroskopię uzupełniającą z WM Keck Observatories na Hawajach. Opisuje ślad gwiazd jako „dość zdumiewający, bardzo, bardzo jasny i bardzo niezwykły”. Doprowadziło to do wniosku, że patrzył na następstwa czarnej dziury przelatującej przez halo gazu otaczającego galaktykę macierzystą.
Ta międzygalaktyczna rakieta jest prawdopodobnie wynikiem wielu zderzeń supermasywnych czarnych dziur. Astronomowie podejrzewają, że pierwsze dwie galaktyki połączyły się prawdopodobnie 50 milionów lat temu. To zgromadziło dwie supermasywne czarne dziury w ich centrach. Wirowały wokół siebie jak podwójna czarna dziura.
Potem pojawiła się kolejna galaktyka z własną supermasywną czarną dziurą. Jest to zgodne ze starym idiomem: „dwoje to towarzystwo, a troje to tłum”. Mieszanie trzech czarnych dziur doprowadziło do chaotycznej i niestabilnej konfiguracji. Jedna z czarnych dziur pozbawiła pęd pozostałych dwóch czarnych dziur i została wyrzucona z galaktyki macierzystej. Oryginalny plik binarny mógł pozostać nienaruszony lub nowa czarna dziura intruza mogła zastąpić jedną z dwóch, które były w oryginalnym pliku binarnym i wyrzucić poprzedniego towarzysza.
Kiedy pojedyncza czarna dziura wystartowała w jednym kierunku, podwójne czarne dziury wystrzeliły w przeciwnym kierunku. Po przeciwnej stronie galaktyki macierzystej widać obiekt, który może być uciekającą podwójną czarną dziurą. Poszlakowym dowodem na to jest to, że w jądrze galaktyki nie ma żadnych śladów aktywnej czarnej dziury. Następnym krokiem są dalsze obserwacje za pomocą Kosmicznego Teleskopu Jamesa Webba i Obserwatorium Rentgenowskiego Chandra, aby potwierdzić wyjaśnienie czarnej dziury.
Nadchodzący rzymski teleskop kosmiczny NASA Nancy Grace będzie miał szerokokątny widok wszechświata z wyjątkową rozdzielczością Hubble’a. Jako teleskop przeglądowy, rzymskie obserwacje mogą znaleźć więcej tych rzadkich i nieprawdopodobnych „smugi gwiazd” w innych częściach wszechświata. Według van Dokkuma może to wymagać uczenia maszynowego przy użyciu algorytmów, które są bardzo dobre w znajdowaniu określonych dziwnych kształtów w morzu innych danych astronomicznych.
Wideo: https://youtu.be/aPAP2ewFR0A