A Hubble-teleszkóp segítségével a kutatók véletlenül felfedeztek egy kilövellt fekete lyukat, amely csillagkeletkezést kényszerít

Az egész univerzumban szupermasszív fekete lyukak találhatók hatalmas, több tíz fényéven át tartó galaxisok középpontjában. A Hubble segítségével azonban egy kutatócsoport felfedezett egy szupermasszív fekete lyukat, amely úgy tűnik, hogy kilökődött a galaxisából. A fekete lyuk, amelynek tömege körülbelül 20 milliószor nagyobb, mint Napunké, hihetetlenül gyorsan halad – olyan gyorsan, hogy mindössze 14 perc alatt képes megtenni a Föld és a Hold közötti távolságot.

Sőt, ahogy egy fekete lyuk az űrben halad, az előtte lévő gázzal ütközik. Amikor a fekete lyuk összenyomja a gázt, beindul a csillagképződés, és új, forró kék csillagok keletkeznek – 200 000 fényévnyi csillagot hagyva a fekete lyuk mögött. A csillagnyom azért ilyen fényes, mert valószínűleg nagyon sok fiatal csillagot tartalmaz, a nyomvonal fényessége nagyjából fele a fekete lyuk gazdagalaxisának. A tudósok még soha nem figyeltek meg ehhez hasonlót, a Hubble-megfigyelések pedig segítenek a tudósoknak megérteni a fekete lyukak tulajdonságait és azt, hogy ezek hogyan hatnak az őket körülvevő környezetre.

A Hubble megfigyelések szerint a csillagok nyomvonala egyetlen, vékony fényfüzérnek tűnik, amely az egyik galaxisból nyúlik ki. A fekete lyuk a csóva egyik végén átszáguld az űrben, ahol egy nagyon fényes ionizált oxigén folt is található; A kutatócsoport úgy véli, hogy ezt a fényes gázfoltot az okozza, hogy a fekete lyuk mozgása ütközik a gázzal, gyorsan sokkolja a gázt, és szélsőséges hőmérsékletre melegíti fel. A gázfolt lehet a fekete lyukat körülvevő akkréciós korong sugárzása is.

Hubble-kép a 200 000 fényévnyire lévő elszabadult fekete lyukról és csillagnyomról. (Köszönetnyilvánítás: NASA/ESA/Peter van Dokkum (Yale)/Joseph DiPasquale (STScI))

Úgy gondoljuk, hogy a fekete lyuk mögött felébredésnek lehetünk tanúi, amikor a gáz lehűl, és képes csillagokat képezni. „Tehát a fekete lyukat követő csillagok kialakulását vizsgáljuk” – magyarázta Peter van Dokkum, a Yale Egyetem munkatársa, a Connecticut állambeli New Havenben.

„Az előtte lévő gázt sokkolja ez a szuperszonikus becsapódás és a gázon áthaladó fekete lyuk nagy sebessége. Nem igazán ismert, hogy pontosan hogyan működik” – mondta Van Dokkum.

Mint említettük, ezt a jelenséget korábban nem figyelték meg a tudósok, Van Dokkum et al. Véletlenül egy csillagnyomba botlottak, miközben gömbhalmazokat kerestek egy törpegalaxisban a csillagnyom közelében, amikor észrevették a nyomot az egyik Hubble-képen.

„Tiszta csoda, hogy megtaláltuk. Épp a Hubble-képet pásztáztam, és észrevettem, hogy van egy kis csíkunk. Azonnal arra gondoltam: „Ó, egy kozmikus sugár eléri a kameradetektorunkat, és vonalképi műterméket okoz.” eltávolítottuk a kozmikus sugarakat, és rájöttünk, hogy még mindig ott vannak.” „Nem úgy nézett ki, mint amit korábban láttunk” – mondta Van Dokkum.

Amikor van Dokkum et al. Amikor észrevették a nyomot a képeiken, úgy döntöttek, hogy spektrális követést végeznek a hawaii WM Keck Föld Obszervatórium segítségével. Ezekkel az új megfigyelésekkel a csapat megállapította, hogy a nyom valószínűleg egy szupermasszív fekete lyuk eredménye, amely a befogadó galaxis külső gázglóriáján keresztül lökődött ki.

Azonban hogyan lökhet ki egy szupermasszív fekete lyukhoz hasonló hatalmas és intenzív objektumot a gazdagalaxisából?

A kilökődött fekete lyuk befogadó galaxisa két galaxis ütközésének eredménye, körülbelül 50 millió évvel ezelőtt. Tekintettel arra, hogy a két galaxis középpontjában szupermasszív fekete lyukak voltak, a két fekete lyuk egymás körül keringeni kezdett, és bináris fekete lyukrendszerré vált.

Ezután egy harmadik galaxis ütközött az első ütközés maradványaival, létrehozva egy harmadik fekete lyukat a bináris fekete lyukrendszerben. A legtöbb háromtestű rendszerhez hasonlóan ennek a harmadik fekete lyuknak a megjelenése jelentős egyensúlyi elmozdulást idézett elő a rendszer egyensúlyában, rendkívül instabillá és kaotikussá téve azt. Aztán a három fekete lyuk közül az egyik nagy lendületet kapott a többi fekete lyuktól, ami kiküldte a fekete lyukat a galaxisból. Egy bináris fekete lyukrendszer még akkor is létezhet, ha az egyik fekete lyuk kilökődött, és a harmadik fekete lyuk valószínűleg átveszi az egyik fekete lyuk helyét az eredeti bináris rendszerben.

Amikor azonban az egyik fekete lyuk kilökődött, a többi fekete lyuk az ellenkező irányba lökött ki, ami azt jelenti, hogy a gazdagalaxisnak nem lehet szupermasszív fekete lyuk(ok) a központjában. A Hubble-megfigyelések alátámasztják ezt a feltételezést, mivel a gazdagalaxis magjában nem találtak aktív fekete lyuk vagy bináris fekete lyukrendszer jeleit.

A kutatócsoportok jelenleg azt tervezik, hogy a NASA/ESA/CSA közös James Webb Űrteleszkóp és a NASA Chandra X-ray Obszervatóriuma segítségével nyomon követik a kilökődött fekete lyukat, annak csillagnyomát és a befogadó galaxisát. A csapatok remélik, hogy az utólagos megfigyelések jobban alátámasztják hipotézisüket, és több tulajdonságot mutatnak be a csillagnyomról.

🆕 A Hubble egy olyan furcsa lineáris jellemzőt rögzít, amely annyira szokatlan, hogy először a Hubble kameráiból származó képalkotási műtermékként utasították el. Ilyesmit még soha nem láttak az univerzumban. 😲 Bővebben itt: https://t.co/5SkmKrIndN És 🧵👇 pic.twitter.com/OOHuDgTRf8

– HUBBLE (HUBBLE_space) 2023. április 6

Ezenkívül a NASA hamarosan megjelenő Nancy Grace román űrteleszkópja, amely rendkívül széles látómezővel rendelkezik a Hubble precíziós mélyég-felméréséhez, lehetővé teszi a tudósok számára, hogy további potenciális csillagnyomokat és fekete lyukakat keressenek. Van Dokkum szerint a tudósoknak valószínűleg speciálisan megtervezett gépi tanulási algoritmusokat kell alkalmazniuk, hogy furcsa alakú nyomvonalakat keressenek, mivel ezeket a csillagnyomokat egy hatalmas csillag- és galaxistengeren túl nehéz lenne azonosítani egy kis csoport számára. a tudósok.

van Dokkum és munkatársai kutatását április 6-án tették közzé Astrophysical Journal Letters.

(Felső kép: A művész képe a kilökődött fekete lyukról, amely csillagok nyomát és a gazdagalaxist hagyja a háttérben. Köszönetnyilvánítás: NASA/ESA/Leah Hustak (STScI))