Teleskop Jamesa Webba potwierdza istnienie supermasywnej czarnej dziury-uciekinierki

Astronomowie oficjalnie potwierdzili obecność pierwszej supermasywnej czarnej dziury, która została wyrzucona poza granice swojej macierzystej galaktyki. Kluczowe dowody dostarczyły dane zebrane przez Kosmiczny Teleskop Jamesa Webba (JWST). Obserwacja ta ugruntowała wstępne ustalenia, które pojawiły się już w 2023 roku, kiedy to Teleskop Hubble’a zarejestrował wydłużoną, liniową strukturę sugerującą ruch obiektu o ogromnej masie.

Ten kosmiczny obiekt-wyrzutek znajduje się w układzie zderzających się galaktyk pierścieniowych, znanym jako „Kosmiczna Sowa”. Odległość tego systemu od Ziemi szacuje się na około 9 miliardów lat świetlnych. Czarna dziura, której masa odpowiada 10 milionom mas Słońca, pędzi z prędkością bliską 1000 kilometrów na sekundę, co przekłada się na około 2,2 miliona mil na godzinę. Taka prędkość jest więcej niż wystarczająca, by pokonać grawitacyjne więzy swojej macierzystej galaktyki i skierować się w przestrzeń międzygalaktyczną.

Niezwykły pęd obiektu potwierdza gigantyczna łukowata fala uderzeniowa (tzw. bow-shock) widoczna przed czarną dziurą oraz rozciągający się za nią, świecący gazowy ślad o długości około 200 000 lat świetlnych, czyli 62 kiloparseki. Ruch obiektu został zweryfikowany poprzez precyzyjny pomiar gradientu prędkości w gazie przesuniętym na końcu tego śladu. Pomiary te wykazały prędkość przekraczającą prędkość dźwięku na Ziemi około 3000 razy. W dokumentacji tureckiej obiekt ten bywa określany mianem RBH-1, z szacowaną prędkością oscylującą wokół 954 kilometrów na sekundę.

Zespół badawczy, któremu przewodniczył Peter van Dokkum z Uniwersytetu Yale, uzyskał potwierdzenie tych danych dzięki instrumentowi NIRSpec teleskopu JWST. Urządzenie to zarejestrowało gwałtowny spadek prędkości o około 600 kilometrów na sekundę pomiędzy obszarami tuż przed frontem uderzeniowym a tymi za nim. To odkrycie stanowi bezpośredni dowód na teoretyczne przewidywania dotyczące konsekwencji zderzeń supermasywnych czarnych dziur, które były przedmiotem dyskusji w literaturze naukowej przez ostatnie pięć dekad. Za mechanizm wyrzucenia obiektu uważa się odrzut wywołany falami grawitacyjnymi (tzw. gravitational wave recoil kick), który powstał w wyniku asymetrycznego pchnięcia podczas fuzji dwóch supermasywnych czarnych dziur.

Obecnie czarna dziura oddaliła się od swojej pierwotnej lokalizacji na dystans bliski 230 000 lat świetlnych i prognozuje się, że będzie kontynuować podróż w przestrzeni międzygalaktycznej przez miliardy lat. Ślad pozostawiony przez obiekt generuje fale uderzeniowe, które podgrzewają i kompresują gaz międzygalaktyczny. Proces ten może zapoczątkować powstawanie nowych gwiazd za pędzącym ciałem niebieskim. Obserwacja tego śladu, którego długość może dwukrotnie przekraczać średnicę Drogi Mlecznej, oferuje astronomom nowy wskaźnik obserwacyjny, który posłuży do poszukiwania podobnych wyrzuconych czarnych dziur w przyszłych misjach kosmicznych.