Астрономы впервые подтвердили обнаружение «сбежавшей» из своей галактики сверхмассивной черной дыры

Международная группа астрономов из Йельского университета представила первое прямое подтверждение существования «сбежавшей» сверхмассивной черной дыры — объекта, который когда-то считался лишь теоретической возможностью. Препринт исследования опубликован на arxiv.org.

Черная дыра, получившая обозначение RBH-1, движется через межгалактическое пространство на расстоянии около 8 млрд световых лет от Земли со скоростью около 950 километров в секунду — это примерно втрое быстрее, чем Земля вращается вокруг Солнца. За собой она оставляет светящийся «хвост» длиной 62 тысячи световых лет, состоящий из газа и молодых звезд. Ученые впервые заметили этот необычный объект в 2023 году на снимках космического телескопа «Хаббл», но тогда природа явления оставалась загадкой.

Ключевое доказательство удалось получить благодаря телескопу «Джеймс Уэбб». Его спектрограф зафиксировал резкий перепад скоростей газа в головной части струи — примерно 600 километров в секунду на расстоянии всего одного килопарсека. Это классический признак ударной волны, которая возникает, когда массивное тело на сверхзвуковой скорости сталкивается с окружающей средой. Форма светящейся области напоминает параболу с острым «носом» — точно так же выглядят ударные волны от других известных космических объектов.

Согласно расчетам, масса черной дыры составляет не менее 20 млн масс Солнца, а угол ее движения относительно наблюдателя — около 29 градусов. Яркость и форма следа объясняются тем, что перед черной дырой формируется раскаленная область, где газ сжимается и остывает, затем конденсируется в холодные облака и частично превращается в звезды. Этот процесс продолжается уже около 73 млн лет — именно столько времени черная дыра путешествует в одиночестве.

Ученые считают, что RBH-1 была выброшена из центра своей родительской галактики в результате слияния двух или трех сверхмассивных черных дыр. При таком столкновении возникают мощные гравитационные волны, которые могут придать объединенной черной дыре огромную скорость — достаточную, чтобы преодолеть гравитацию галактики и улететь в космос. Альтернативный сценарий — выброс в результате гравитационной «рогатки» при взаимодействии трех черных дыр, но авторы склоняются к версии с гравитационными волнами.

Открытие подтверждает теоретические предсказания о том, что сверхмассивные черные дыры могут покидать свои галактики. Теперь астрономы намерены искать подобные объекты в обзорах космических телескопов «Евклид» и «Нэнси Грейс Роман». По их оценкам, таких «беглецов» в наблюдаемой Вселенной может быть немало, но обнаружить их трудно: светящийся след на снимках с Земли выглядит почти как тонкая линия из-за огромного расстояния и угла обзора.

В апреле группа астрономов из Института космического телескопа (Space Telescope Science Institute) при участии коллег из Центра по изучению экзопланет Университета Сент-Эндрюс и Европейской южной обсерватории подтвердила существование одиночной черной дыры.