Сверхмассивная черная дыра несется в космосе и астрономы не понимают почему

Ученые давно предположили, что черные дыры могут двигаться, но такое движение редко, потому что их гигантская масса требует столь же огромной силы, чтобы заставить их двигаться. Чтобы начать поиск этого нечастого космического явления, исследователи сравнили скорости десяти сверхмассивных черных дыр с галактиками, центром которых они стали, сосредоточив внимание на черных дырах с водой внутри их аккреционных дисков — спиралевидных скоплениях космического материала вокругчерных дыр.

Почему вода? Когда вода вращается вокруг черной дыры, она сталкивается с другим материалом, и электроны, окружающие атомы водорода и кислорода, составляющие молекулы воды, возбуждаются до более высоких уровней энергии. Когда эти электроны возвращаются в свое основное состояние, они испускают пучок лазерного микроволнового излучения, называемого мазером.

Воспользовавшись космическим явлением, известным как красное смещение, при котором свет удаляющихся объектов растягивается до более длинных (и, следовательно, более красных) длин волн, астрономы смогли наблюдать степень смещения мазерного света от аккреционного диска от его известной частоты в неподвижном состоянии, и тем самым измерить скорость движущейся черной дыры. Они взяли больше наблюдений с разных телескопов и объединили их вместе, используя технику, называемую интерферометрией.

Из десяти измеренных ими черных дыр девять находились в состоянии покоя, а одна находилась в движении. Хотя 110000 миль в час (177000 км/ч) — это довольно быстро, и это не самая быстрая сверхмассивная черная дыра. Астрофизики ранее зафиксировали сверхмассивную черную дыру, несущуюся в космосе со скоростью 7,2 миллиона км/ч, сообщили они в 2017 году в журнале Astronomy & Astrophysics.

Исследователи не знают, что могло заставить такой тяжелый объект двигаться с такой высокой скоростью, но они придумали две версии. Возможно, мы наблюдаем последствия слияния двух сверхмассивных черных дыр. Результат такого слияния может вызвать отдачу новорожденной черной дыры, и мы можем наблюдать ее в момент отдачи или когда она снова успокаивается. Другая версия, по мнению астрономов, гораздо более редкая и новая: сверхмассивная черная дыра может быть частью пары другой черной дырой, невидимой для наших измерений. Если черную дыру тянет за собой еще более крупная, невидимая, это может объяснить, почему она движется так быстро, но потребуется больше наблюдений, чтобы разобраться в тайне. Группа опубликовала свои выводы в Интернете 12 марта в The Astrophysical Journal.