Στο απέραντο διάστημα, παρατηρούμε μερικά από τα πιο περίεργα και ενδιαφέροντα φαινόμενα. Ένα από αυτά είναι η ανακάλυψη μιας υπερμεγέθους μαύρης τρύπας, η οποία φαίνεται ότι ταξιδεύει με εξαιρετική ταχύτητα, σχεδόν σαν να έχει καθυστερήσει να φτάσει στον προορισμό της. Αυτή η μαύρη τρύπα, με μάζα 10 εκατομμυρίων φορές τη μάζα του Ήλιου, είναι η πρώτη από τις γνωστές που παρατηρείται να κινείται μόνη της σε μια τόσο μεγάλη ταχύτητα: συγκεκριμένα, 954 χιλιόμετρα ανά δευτερόλεπτο, δηλαδή περίπου 3.434.400 χιλιόμετρα την ώρα!
Αν και δεν είναι το ταχύτερο αντικείμενο στο Σύμπαν, η συγκεκριμένη ανακάλυψη είναι πρωτοποριακή, καθώς πρόκειται για μια μαύρη τρύπα με τόση μάζα που κινείται ταχύτατα. Ένα από τα πιο κρίσιμα ερωτήματα που τείνουν να παραμένουν αναπάντητα είναι: τι προκάλεσε την τόσο ισχυρή εκτόξευση αυτού του κοσμικού γίγαντα;
Η μαύρη τρύπα, τώρα γνωστή ως RBH-1, ανιχνεύθηκε το 2023 και ταξιδεύει εδώ και 7,5 δισεκατομμύρια χρόνια στο διάστημα, δημιουργώντας ένα κύμα μπροστά της με μια εντυπωσιακή ουρά από υλικά σχηματισμού αστεριών που εκτείνεται σε 200.000 έτη φωτός.
Οι επιστήμονες, υπό την καθοδήγηση του αστροφυσικού Pieter van Dokkum του Πανεπιστημίου Yale, επιβεβαίωσαν την εκτίμηση ότι η RBH-1 διέφυγε από τον γαλαξία της, χρησιμοποιώντας το όργανο NIRSpec εγγύς υπέρυθρου του JWST. Είναι συγκλονιστικό το γεγονός ότι η εκτόξευση αυτή μπορεί να οφείλεται σε βαρυτική ανάκρουση από την συγχώνευση υπερμεγέθων μαύρων τρυπών, στοιχείο που ανοίγει νέες προοπτικές για την κατανόηση των κοσμικών διεργασιών.
«Αυτά τα αποτελέσματα», σημειώνουν οι ερευνητές σε προδημοσίευση που ανέβηκε στο arXiv, «επιβεβαιώνουν τη θεωρία της τροφοδότησης ενός υπερηχητικού, δραπέτευτου υπερμεγέθους μαύρης τρύπας, που είναι συνέπεια της ανάκρουσης βαρυτικών κυμάτων.»
Οι υπερμεγέθεις μαύρες τρύπες παρουσιάζουν σημαντική αλληλεπίδραση με τους γαλαξίες που τις περιβάλλουν. Η διπλή αυτή δυναμική καταδεικνύει πως οι μαύρες τρύπες δεν είναι στατικές αλλά μπορούν να μετακινούνται με αποτέλεσμα να επηρεάζουν την ανάπτυξη των γαλαξιών. Σύμφωνα με τη θεωρία, μία διαταραχή μπορεί να τις αποσπάσει από τη θέση τους, στέλνοντάς τες στον διαγαλαξιακό χώρο. Εκεί στέκονται μόνες τους, συνοδευόμενες από μικρές ποσότητες ύλης που ακολουθούν την πορεία τους, ίσως δημιουργώντας νέο ηλιακό σύστημα.
Μέσα στα χρόνια, οι αστρονόμοι έχουν συλλέξει σημαντικά δεδομένα σχετικά με αυτές τις διαδικασίες. Έχουμε παρατηρήσει γαλαξίες που εκτοξεύονται από τις κεντρικές τους μαύρες τρύπες και άλλες αλλοίωσεις στα δομικά τους χαρακτηριστικά που συνδέονται με τις μαύρες τρύπες.
Οι προσομοιώσεις υποδεικνύουν πως υπάρχουν πολλαπλές υπερμεγέθεις μαύρες τρύπες κρυμμένες στους σκοτεινούς τομείς του διαγαλαξιακού χώρου. Χωρίς υλικό γύρω τους για να ρουφήξουν, παραμένουν αόρατες στο ορατό φάσμα.
Για να επαληθεύσουν τις αρχικές τους παρατηρήσεις του RBH-1, ο van Dokkum και οι συνεργάτες του χρησιμοποίησαν το JWST για να μελετήσουν την ταχύτητα του τοξοειδούς κρουστικού κυμάτων, το οποίο αναπτύσσεται καθώς η μαύρη τρύπα διεισδύει στο περιγαλαξιακό μέσο.
Όλη η δομή, συμπεριλαμβανομένου του κρουστικού κύματος και της μαύρης τρύπας, έχει γωνία προς εμάς, γεγονός που τους επέτρεψε να μετρήσουν το φως από το αέριο του κρουστικού κύματος.
Καθώς αυτό το αντικείμενο κινείται προς εμάς, το μήκος κύματος του φωτός του υποβάλλεται σε μια ελαφρώς μπλε μετατόπιση, γνωστή ως μετατόπιση προς το μπλε. Η προσεκτική μέτρηση αυτής της αλλαγής ταχύτητας αποκάλυψε σημαντικά δεδομένα.
Αστρονόμοι κατέγραψαν για πρώτη φορά μαύρη τρύπα να στρίβει τον χωροχρόνο
Η ταχύτητα της RBH-1 και η μάζα του γαλαξία που άφησε πίσω του είναι συμβατές με τα καλά τεκμηριωμένα μοντέλα της διαδικασίας αυτής.
«Ονομάζουμε το αντικείμενο RBH-1, αναγνωρίζοντας ότι είναι η πρώτη επιβεβαιωμένη υπερμεγέθης μαύρη τρύπα που έχει διαφύγει», σημειώνουν οι ερευνητές. «Το RBH-1 αποτελούν την εμπειρική επιβεβαίωση της 50ετούς πρόβλεψης ότι οι υπερμεγέθεις μαύρες τρύπες μπορούν να διαφύγουν από τους γαλαξίες τους μέσω της ανάκρουσης βαρυτικών κυμάτων ή μέσω αλληλεπίδρασης τριών σωμάτων.
Η πλήρης μελέτη είναι διαθέσιμη στον διακομιστή προεκτύπωσης arXiv.
