Wizualizacja czarnej dziury, rozpowszechniona przez film "Interstellar" i astrofizyka Kipa Thorne'a

Nie wszystkie czarne dziury skończą w ten sam sposób. Czym są ich wędrówki?

Najnowsze symulacje potwierdzają, że nie każdą supermasywną czarną dziurę czeka ten sam los. Nie każda zapadnie się w aktywne jądro galaktyki – niektóre przez wieczność będą przemieszczać się przez Wszechświat. Jak to możliwe?

Zgodnie z obowiązującym stanem wiedzy, w centrum każdej masywnej galaktyki jest supermasywna czarna dziura. Jej masa jest związana z masą samej galaktyki, bo rosną one jednocześnie – galaktyki łączą się ze sobą, podobnie jak czarne dziury. Wiadomo, że nie mogą rosnąć one bez końca.

Gdy supermasywna czarna dziura pochłonie wystarczająco dużo materii, tworzy tzw. aktywne jądro galaktyki (AGN). Naukowcy od dawna spekulowali, że wzrost AGN tłumi powstawanie gwiazd w galaktyce. Teraz potwierdziły to symulacje.

Wieczna wędrówka

Kiedy galaktyki łączą się ze sobą, powstające supermasywne czarne dziury są nieco odsunięte od centrum rosnącej galaktyki. Drogi do tego prowadzące mogą być różne – może powstać podwójna supermasywna czarna dziura, która z czasem łączy się w jeden obiekt. Kiedy tak się dzieje dochodzi do wyrzutu fal grawitacyjnych, które jesteśmy w stanie zmierzyć.

Czasami jednak fuzja supermasywnych czarnych dziur może zostać przerwana. Zrozumienie, dlaczego tak się dzieje, jest jednym z największych wyzwań kosmologii. Symulacje wykorzystujące kod ROMULUS wykazały, że nawet po miliardach lat niektóre supermasywne czarne dziury nie przeobrażą się w AGN, lecz będą „wędrować” przez galaktykę.

Obraz z symulacji komputerowej ROMULUS przedstawiający galaktykę o średniej masie, jej jasny region centralny z supermasywną czarną dziurą oraz położenie (i prędkości) „wędrujących” supermasywnych czarnych dziur

Angelo Ricarte z Uniwersytetu Harvarda kierował zespołem naukowców, którzy poszukiwali i charakteryzowali takie „wędrujące” czarne dziury. Dużym zaskoczeniem było odkrycie, że we współczesnych Wszechświecie aż 10% czarnych dziur może się przemieszczać. We wcześniejszych okresach po Wielkim Wybuchu, tego typu obiektów było jeszcze więcej.

Czy to oznacza, że liczba wędrujących czarnych dziur będzie systematycznie spadać? Jest to jedna z możliwości, choć naukowcy nie twierdzą, że to przesądzone.

Wyniki zostały opublikowane w Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.