Fysikere har sporet det første løpske sorte hullet til en voldsom sammenslåing

Forskere har kartlagt den voldsomme sammenslåingen som slynget et supermassivt sort hull ut av vertsgalaksen sin med nesten 1 000 kilometer i sekundet, noe som markerer det første observerte tilfellet av et fenomen som lenge har vært forutsagt av den generelle relativitetsteorien.

Studien, publisert i Physical Review Letters av fysikere fra UC Santa Barbara og University of Texas at Austin, rekonstruerer hvordan to supermassive sorte hull kolliderte og produserte asymmetriske gravitasjonsbølger som var kraftige nok til å skyte det resulterende sorte hullet ut i det intergalaktiske rommet "som rekylen fra en avfyrt kanon", ifølge medforfatter Tejaswi Venumadhav, førsteamanuensis ved UCSBs fysikkinstitutt.eurekalert

Rekonstruksjon av kollisjonen

Objektet, betegnet som RBH-1, ble først oppdaget i september 2022 da astronomer la merke til en tynn linje som strakte seg over 202 000 lysår fra sentrum av en galakse omtrent 7,5 milliarder lysår fra jorden. Oppfølgingsobservasjoner med James Webb Space Telescope i 2025 bekreftet at sporet besto av unge, blå stjerner som dannes i kjølvannet av det sorte hullet mens det pløyer gjennom intergalaktisk gass.news.ucsb

For å forklare den ekstreme hastigheten simulerte teamet hundretusenvis av hypotetiske sammenslåinger av sorte hull. En enkel kollisjon mellom to sorte hull uten rotasjon ville bare kunne produsere en rekyl på omtrent 200 kilometer i sekundet, langt fra det som ble observert. Simuleringene pekte i stedet på to sorte hull med lignende masse, der det tyngste roterte med 70 til 75 prosent av maksimal hastighet tillatt av den generelle relativitetsteorien, med en rotasjonsakse som hellet og preseserte som en snurrebass.eurekalert

"Jeg ble først overrasket over hvor ekstremt dette høres ut", sa Venumadhav, "men så innså jeg at det sannsynligvis måtte være tilfelle for å ha produsert det dramatiske trekket som er synlig i teleskoper."eurekalert

Et fossilt arkiv over galaktisk historie

Sammenslåingen avslører også at opprinnelsen til RBH-1 involverte to galakser som kolliderte, der den største ikke var mer enn fire ganger så massiv som den minste. Den resulterende kombinerte galaksen, referert til som GX, hadde allerede reorganisert seg over omtrent 70 millioner år før de sorte hullene endelig smeltet sammen.bioengineer

Hovedforfatter Tousif Islam, postdoktor ved UCSBs Kavli Institute for Theoretical Physics, bemerket at den generelle relativitetsteorien forutsier at 5 til 10 prosent av sammenslåinger av supermassive sorte hull bør produsere store rekylspark, men RBH-1 er det første objektet som er observert å passe til beskrivelsen. "Nå som vi har JWST, er dette forhåpentligvis den første av mange slike observasjoner", sa Islam.eurekalert

Bro mellom lys og gravitasjonsbølger

Funnene har direkte implikasjoner for den planlagte Laser Interferometer Space Antenna, eller LISA, et rombasert observatorium designet for å oppdage lavfrekvente gravitasjonsbølger som supermassive sorte hull produserer, frekvenser som er for lave for bakkebaserte detektorer som LIGO og Virgo. "Dette knytter sammen det teleskoper ser med det LISA vil høre", sa Venumadhav.eurekalert