JWST подтвердил существование первой «беглой» сверхмассивной черной дыры

Что может заставить сверхмассивную черную дыру покинуть свою родную галактику? Эти космические объекты обладают массой в сотни миллионов, а иногда и миллиарды солнечных масс. Казалось бы, ничто не способно сдвинуть такого гиганта с места.

Тем не менее, астрономы впервые в истории наблюдений подтвердили существование «сбежавшей» сверхмассивной черной дыры — объекта, настолько мощного, что даже целая галактика не смогла удержать его в своих гравитационных объятиях. Это открытие сделано в области под названием «Космическая Сова» — паре кольцевых галактик на расстоянии около 8,8 миллиарда световых лет от Земли. На снимках телескопа «Джеймс Уэбб» это место действительно напоминает мордочку совы: два ярких кольца — «глаза» — это активные ядра галактик, а между ними находится «клюв» из областей звездообразования.

Наблюдая за этой системой, астрономы заметили странную линейную структуру длиной около 200 тысяч световых лет и предположили, что это может быть след беглой черной дыры. Новое исследование, представленное группой под руководством Питера ван Доккума из Йельского университета, подтвердило эту гипотезу: это не просто луч или выброс газа, а «след» первой подтвержденной сверхмассивной черной дыры-беглянки (Runaway Black Hole 1, RBH1).

Когда галактики сталкиваются и сливаются, их центральные черные дыры также вступают в гравитационный танец. Если же происходит асимметрия — например, при тройном взаимодействии черных дыр или при неравномерном испускании гравитационных волн во время их слияния — одна из них может получить мощнейший «пинок», достаточный, чтобы вылететь за пределы галактики со скоростью в тысячи километров в секунду.

Обнаружить уникальную черную дыру ученым помогли данные космического телескопа «Хаббл».Источник: Европейское космическое агентство

Именно это, судя по всему, произошло с RBH1. Телескоп «Джеймс Уэбб» с помощью спектрографа NIRSpec зафиксировал структуру газа на конце «хвоста», соответствующую ударной волне, движущейся со сверхзвуковой скоростью. Такие «ударные дуги» появляются, когда черная дыра с огромной скоростью прорывается сквозь межзвездное вещество. В области за ней давление ниже, в нем скапливается газ и рождаются новые звезды.

Ранее те же авторы предполагали, что наблюдают именно такой объект, но данных не хватало. Теперь комбинация наблюдений космических телескопов «Джеймс Уэбб» и «Хаббл» позволила подтвердить гипотезу окончательно. «Наблюдаемая кинематика на вершине RBH1 полностью соответствует сильной сверхзвуковой ударной волне», — пишут ученые, называя полученные ими доказательства «практически неопровержимыми».

Если выводы верны, астрономы получили первое прямое подтверждение того, что сверхмассивные черные дыры не всегда остаются прикованными к центрам галактик. Иногда даже эти исполинские объекты вынуждены покинуть дом и отправиться в одиночное путешествие по космосу, оставляя за собой люминесцентный след звездообразования, словно подпись беглеца на фоне Вселенной.