Kartkartėmis astronomams pavyksta užfiksuoti dangaus objektą, lėkte lekiantį per kosmosą tarsi baltą triušį, vėluojantį į itin svarbų susitikimą.
Dabar, pirmą kartą, astronomai patvirtino, kad supermasyvi juodoji bedugnė, bent 10 milijonų kartų masyvesnė už Saulę, buvo išspirta iš savo gimtosios galaktikos neįtikėtinu 954 kilometrų per sekundę (593 mylių per sekundę) greičiu. Tai sudaro apie 0,32 procento šviesos greičio.
Nors tai nėra greičiausiai lekiantis žinomas žvaigždinis objektas, vien gravitacinio smūgio galia, reikalinga tokios masės juodajai bedugnei išplėšti ir nunešti ją tokiu greičiu per galaktikos aplinką, sunkiai suvokiama.
Juodoji bedugnė RBH-1: kosminis pabėgėlis
Ši juodoji bedugnė, dabar pavadinta RBH-1, pirmą kartą buvo aprašyta 2023 metais. Tai milžiniškos masės objektas, esantis už maždaug 7,5 milijardo šviesmečių (pagal šviesos kelionės laiką), skriejantis per erdvę su įspūdingu smūginės bangos lanku priešakyje ir maždaug 200 000 šviesmečių ilgio naujų žvaigždžių vagoje, besidriekiančioje jam iš paskos.
Tuo metu surinkti duomenys aiškiai rodė, kad matomas objektas – tikras pabėgėlis. Dabar ši interpretacija patvirtinta tolesniais stebėjimais, kuriems vadovavo Jeilio universiteto astrofizikas Pieteris van Dokkumas, pasitelkęs JWST artimojo infraraudonojo diapazono spektrografą NIRSpec. Pasirodė, kad RBH-1 iš tikrųjų veržiasi per pačius išorinius savo galaktikos pakraščius, keliaudama tarpgalaktinės erdvės link.
Kas išsviedė juodąją bedugnę?
Dar įdomiau tai, kaip tai galėjo nutikti. Tyrėjai mano, kad smūgį, išmetusį RBH-1 į kosmosą, greičiausiai sukėlė gravitacinių bangų rekylas, įvykęs susiliejus dviem supermasyvioms juodosioms bedugnėms.
„Šie rezultatai, – rašo autoriai arXiv išankstiniame straipsnyje, – patvirtina, kad pėdsaką maitina viršgarsiniu greičiu lekianti supermasyvi juodoji bedugnė – jau seniai prognozuota gravitacinių bangų rekylų arba daugiakūnio išmetimo iš galaktikos branduolio pasekmė.“
Supermasyvios juodosios bedugnės ir jų galaktikos
Supermasyvios juodosios bedugnės su savo galaktikomis paprastai sudaro neatskiriamą porą – tarsi voras ir jo voratinklis. Manoma, kad galaktikos telkiasi ir auga apie centrines juodąsias bedugnes, o jų evoliuciją iš esmės formuoja šių milžiniškų objektų gravitacija ir aktyvumas.
Tačiau tai nereiškia, kad juodoji bedugnė privalo visada likti galaktikos centre. Pagal teorinius modelius, pakankamai stiprus trikdis gali ją išmušti iš įprastos padėties ir išsiųsti klajoti po Visatą, lydimą tik nedidelės, stipriausios gravitacijos sferoje įstrigusios materijos sankaupos.
Astronomai per daugelį metų surinko gausybę įrodymų, kad toks mechanizmas realiai veikia. Yra nustatyta keletas kandidatų į pabėgėlių statusą užsitarnavusias supermasyvias juodąsias bedugnes, išmestas iš galaktikų centrų, aptikta galaktika su antra supermasyvia juodąja bedugne pakraščiuose, o viena galaktika išvis, regis, neteko savo centrinės juodosios bedugnės.
Skaitmeniniai modeliai taip pat rodo, kad tarpgalaktinėje erdvėje turėtų klajoti didelis skaičius „valkatų“ supermasyvių juodųjų bedugnių, slypinčių tamsioje erdvėje beveik nepastebimai.
Kaip JWST patvirtino RBH-1 statusą?
Siekdami patvirtinti, ar RBH-1 tikrai yra tai, kas buvo manyta iš pradinių stebėjimų, van Dokkumas su kolegomis pasitelkė JWST, kad ištirtų dujų greičio pasiskirstymą smūginės bangos lanke prieš juodąją bedugnę. Ten, kur objektas skrodžia ir suspaudžia galaktikos aplinkos medžiagą – itin skystas dujas ir dulkes, gaubiančias šeimininkę galaktiką, – susidaro ryškus smūginis frontas.
Visa struktūra – smūginės bangos lankas, pati juodoji bedugnė ir žvaigždžių formavimosi „uodega“ už jos – yra truputį pasvirusi mūsų link. Juodoji bedugnė yra arčiau mūsų, o žvaigždžių vagoje esantis regionas – kiek toliau. Šis palankus orientacijos sutapimas leido mokslininkams išmatuoti iš smūginės bangos lanko sklindančią, smūgio įkaitintų dujų šviesą.
Mėlynojo poslinkio ir raudonojo poslinkio pėdsakai
Objektui judant mūsų link, jo skleidžiamos šviesos bangos ilgis šiek tiek sutrumpėja ir spektras pasislenka į melsvąją dalį – tai vadinama mėlynuoju poslinkiu. Tyrėjai išmatavo mėlynąjį poslinkį priešais ir už smūginės bangos fronto ir aptiko dramatišką, staigų greičio šuolį.
Paaiškėjo, kad medžiaga už smūgio fronto juda maždaug 600 kilometrų per sekundę greičiau nei medžiaga prieš jį, nors abi sritis skiria tik plonas sluoksnis. Be to, dujos ties smūgio lanko pakraščiais yra raudonai pasislinkusios – jos teka nuo mūsų tolyn.
Toks bendras struktūros vaizdas, teigia tyrėjai, gali susidaryti tik tuomet, kai pro medžiagą dideliu greičiu veržiasi itin masyvus objektas, lekdamas maždaug 954 kilometrų per sekundę greičiu.
Du ar trys juodosios bedugnės? Naujasis scenarijus
Liko esminis klausimas: kaip toks reiškinys apskritai įmanomas? Savo pirmame publikacijos straipsnyje mokslininkai siūlė, kad mechanizmas gali būti trijų supermasyvių juodųjų bedugnių sąveika. Jos esą buvo atneštos kelių susijungusių galaktikų ir, sąveikaudamos gravitaciškai, vieną iš jų išmetė lauk.
Dabar, gavę tikslesnius duomenis, tyrėjai padarė išvadą, kad labiausiai tikėtinas scenarijus – dviejų supermasyvių juodųjų bedugnių susiliejimas po to, kai susijungė jas nešusios galaktikos. Šioms juodosioms bedugnėms suliejusias į vieną milžinį, asimetriškas gravitacinės energijos išspinduliavimas sukėlė „rekylą“ – smūginį spyrį, išmetusį naujai susiformavusią juodąją bedugnę iš galaktikos.
Mokslininkų išmatuotas RBH-1 greitis ir masė galaktikos, kurią ji paliko, visiškai atitinka šio proceso modelius.
Pirmasis patvirtintas supermasyvios juodosios bedugnės pabėgėlis
„Šį objektą pavadinome RBH-1, taip pažymėdami, kad tai – pirmoji patvirtinta supermasyvi juodoji bedugnė pabėgėlė“, – rašo autoriai.
„RBH-1 yra empiriškas jau 50 metų gyvuojančios prognozės patvirtinimas: supermasyvios juodosios bedugnės gali pabėgti iš savo galaktikų dėl gravitacinių bangų rekylų arba trikūnio sąveikos.“
