Fyzici vystopovali první uprchlou černou díru až k násilnému sloučení

Výzkumníci zrekonstruovali násilné sloučení, které vymrštilo supermasivní černou díru z její hostitelské galaxie rychlostí téměř 1 000 kilometrů za sekundu, což představuje první pozorovaný případ jevu, který obecná relativita dlouho předpovídala.

Studie, kterou v časopise Physical Review Letters publikovali fyzici z UC Santa Barbara a Texaské univerzity v Austinu, rekonstruuje, jak se dvě supermasivní černé díry srazily a vytvořily asymetrické gravitační vlny dostatečně silné na to, aby výslednou sloučenou černou díru vymrštily do mezigalaktického prostoru "jako zpětný ráz vystřeleného děla", uvedl spoluautor Tejaswi Venumadhav, docent na katedře fyziky UCSB.eurekalert

Rekonstrukce srážky

Objekt s označením RBH-1 byl poprvé spatřen v září 2022, kdy si astronomové všimli tenké čáry táhnoucí se přes 202 000 světelných let od středu galaxie vzdálené přibližně 7,5 miliardy světelných let od Země. Následná pozorování vesmírným dalekohledem Jamese Webba v roce 2025 potvrdila, že stopu tvořily mladé modré hvězdy vznikající v brázdě černé díry, jak se prodírá mezigalaktickým plynem.news.ucsb

Aby tým vysvětlil extrémní rychlost, simuloval stovky tisíc hypotetických sloučení černých děr. Jednoduchá srážka dvou nerotujících černých děr by mohla vyvolat zpětný ráz pouze kolem 200 kilometrů za sekundu, což je daleko méně, než bylo pozorováno. Simulace namísto toho ukázaly na dvě černé díry podobné hmotnosti, přičemž ta těžší rotovala rychlostí 70 až 75 procent maximální rychlosti povolené obecnou relativitou a její osa rotace byla nakloněná a precesovala jako vrávorající káča.eurekalert

"Zpočátku mě překvapilo, jak extrémně to zní," řekl Venumadhav, "ale pak jsem si uvědomil, že to tak pravděpodobně muselo být, aby vznikl ten dramatický útvar viditelný v teleskopech."eurekalert

Záznam o historii galaxie

Sloučení také odhaluje, že původ RBH-1 zahrnoval srážku dvou galaxií, přičemž ta větší nebyla více než čtyřikrát hmotnější než ta menší. Výsledná sloučená galaxie, označovaná jako GX, se již zhruba 70 milionů let reorganizovala, než se černé díry konečně sloučily.bioengineer

Hlavní autor Tousif Islam, postdoktorand z Kavliho institutu pro teoretickou fyziku na UCSB, poznamenal, že obecná relativita předpovídá, že 5 až 10 procent sloučení supermasivních černých děr by mělo vyvolat velké zpětné rázy, ale RBH-1 je prvním objektem, u kterého bylo toto pozorováno. "Teď, když máme JWST, je to snad první z mnoha takových pozorování," řekl Islam.eurekalert

Propojení světla a gravitačních vln

Zjištění mají přímé důsledky pro plánovanou vesmírnou anténu s laserovým interferometrem, neboli LISA, vesmírnou observatoř navrženou k detekci nízkofrekvenčních gravitačních vln, které produkují sloučení supermasivních černých děr, tedy frekvencí příliš nízkých pro pozemní detektory, jako jsou LIGO a Virgo. "Toto propojuje to, co vidí teleskopy, s tím, co uslyší LISA," řekl Venumadhav.eurekalert