Naukowcy uważają, że w centrum praktycznie każdej galaktyki we wszechświecie czai się supermasywna czarna dziura, której masa jest miliony lub miliardy razy większa od masy Słońca i której ogromna siła grawitacji odpowiada za utrzymywanie wszystkich gwiazd razem. Jednak serce gromady galaktyk Abell 2261, znajdującej się około 2.7 miliarda lat świetlnych od Ziemi, wydaje się łamać teorię. Tam reguły astrofizyki wskazują, że powinien istnieć ogromny potwór o masie od 3,000 100,000 do XNUMX XNUMX milionów mas Słońca, porównywalny z wagą niektórych z największych znanych. Jednak o ile naukowcy nieustannie szukają, nie ma sposobu, aby go znaleźć. Najnowsze obserwacje za pomocą Obserwatorium Rentgenowskiego Chandra NASA i Kosmicznego Teleskopu Hubble'a tylko zgłębiają tajemnicę.
Korzystając z danych Chandry uzyskanych w 1999 i 2004 roku, astronomowie przeszukali już centrum Abell pod kątem 2,261 znaków supermasywnej czarnej dziury. Polowali na materiał, który uległ przegrzaniu, gdy wpadł do czarnej dziury i wytworzył promieniowanie rentgenowskie, ale nie wykryli takiego źródła.
Wydalony po fuzji
Teraz, po nowych i dłuższych obserwacjach Chandry uzyskanych w 2018 roku, zespół kierowany przez Kayhana Gultekina z University of Michigan przeprowadził głębsze poszukiwania czarnej dziury w centrum galaktyki. Rozważali również alternatywne wyjaśnienie, w którym czarna dziura została wyrzucona po połączeniu dwóch galaktyk, z których każda ma własną dziurę, tworząc obserwowaną galaktykę.
Kiedy czarne dziury łączą się, wytwarzają fale w czasoprzestrzeni zwane falami grawitacyjnymi. Gdyby duża liczba fal grawitacyjnych generowanych przez takie zdarzenie była silniejsza w jednym kierunku niż w innym, teoria przewiduje, że nowa, jeszcze masywniejsza czarna dziura zostałaby wysłana z pełną prędkością z centrum galaktyki w przeciwnym kierunku. Nazywa się to oddalającą się czarną dziurą.
Astronomowie nie znaleźli ostatecznych dowodów na odrzut czarnej dziury i nie wiadomo, czy supermasywne są wystarczająco blisko siebie, aby wytworzyć fale grawitacyjne i połączyć się. Do tej pory zweryfikowali jedynie stopienie znacznie mniejszych obiektów. Znalezienie większego, cofniętego, zachęciłoby naukowców do poszukiwania fal grawitacyjnych z łączących się supermasywnych czarnych dziur.
Sygnały pośrednie
Naukowcy uważają, że mogło to nastąpić w centrum Abell 2261 dzięki dwóm pośrednim znakom. Po pierwsze, dane z obserwacji optycznych z teleskopu Hubble'a i Subaru ujawniają jądro galaktyczne, centralny obszar, w którym liczba gwiazd w galaktyce ma wartość maksymalną, znacznie większą niż oczekiwano, jak na galaktykę tej wielkości. Drugą oznaką jest to, że najgęstsza koncentracja gwiazd w galaktyce znajduje się ponad 2,000 lat świetlnych od centrum, zaskakująco odległa.
Podczas fuzji supermasywna czarna dziura w każdej galaktyce opada w kierunku środka nowo połączonej galaktyki. Jeśli są one utrzymywane razem przez grawitację, a ich orbita zaczyna się kurczyć, oczekuje się, że czarne dziury będą oddziaływać z otaczającymi gwiazdami i wypędzać je z centrum galaktyki. To wyjaśniałoby duży rdzeń Abell 2261.
Pozacentryczne skupienie gwiazd mogło być również spowodowane gwałtownym wydarzeniem, takim jak połączenie dwóch supermasywnych czarnych dziur i następujący po nim odrzut pojedynczej, większej czarnej dziury.
Brak śladu w gwiazdach
Chociaż istnieją przesłanki wskazujące na to, że nastąpiło połączenie czarnej dziury, ani dane z Chandry, ani z Hubble'a nie wykazały dowodów na istnienie samej czarnej dziury. Naukowcy wcześniej wykorzystali Hubble'a do poszukiwania grupy gwiazd, które mogły zostać zmiecione przez oddalającą się czarną dziurę. Zbadali trzy gromady w pobliżu centrum galaktyki i zbadali, czy ruchy gwiazd w tych gromadach są wystarczająco wysokie, aby sugerować, że zawierają one czarną dziurę o masie 10 miliardów mas Słońca. Nie znaleziono wyraźnych dowodów na istnienie czarnej dziury w dwóch grupach, a gwiazdy w drugiej były zbyt słabe, aby wyciągnąć użyteczne wnioski.
Wcześniej badali również obserwacje Abell 2261 za pomocą teleskopu NSF Karla G. Jansky'ego Very Large Array. Emisja radiowa wykryta w pobliżu centrum galaktyki sugerowała, że aktywność supermasywnej czarnej dziury miała tam miejsce 50 milionów lat temu, ale to nie oznacza, że centrum galaktyki obecnie zawiera taką czarną dziurę.
Następnie udali się do Chandry, aby znaleźć materiał, który przegrzał się i wytworzył promieniowanie rentgenowskie, gdy wpadł do czarnej dziury. Chociaż dane ujawniły, że najgęstszy gorący gaz nie znajdował się w centrum galaktyki, nie pokazano go ani w centrum gromady, ani w żadnej z gromad gwiazd. Autorzy doszli do wniosku, że albo w żadnym z tych miejsc nie ma czarnej dziury, albo że przyciąga ona materię zbyt wolno, aby wytworzyć wykrywalny sygnał rentgenowski.
Tajemnica lokalizacji tej gigantycznej czarnej dziury trwa nadal. Chociaż poszukiwania zakończyły się niepowodzeniem, astronomowie mają nadzieję, że Kosmiczny Teleskop Jamesa Webba może ujawnić jego obecność. Jeśli Webb nie może jej znaleźć, najlepszym wyjaśnieniem jest to, że czarna dziura przesunęła się wystarczająco daleko od centrum galaktyki.
