Звездный хвост черной дыры

Современная астрофизика регулярно приносит самые неожиданные открытия. История одного из них такова. Питер ван Доккум (Pieter van Dokkum) из Йельского университета по снимкам телескопа Хаббл изучал шаровые звездные скопления в недалекой карликовой галактике. На одном из снимков он заметил небольшую светлую полоску, которую сначала принял за засветку видеоматрицы телескопа пролетевшей сквозь нее частицей космических лучей.

Однако интуиция исследователя заставила ученого подробно изучить ситуацию. Так был найден ранее неизвестный космический объект — необычная дорожка из очень ярких молодых звезд, берущая старт от карликовой галактики. Яркость полосы всего лишь вдвое меньше яркости материнской галактики, а длина в 200 тысяч световых лет намного больше ее диаметра и в два раза превышает размер нашей Галактики.

Наблюдатели провели спектроскопические исследования необычной дорожки в обсерватории Кека на Гавайях. Оказалось, яркая головка полоски содержит ионизированный кислород. Ученые сразу предположили, что они видят след от быстрого движения черной дыры. Они считают, что нагрев и ионизацию газа вызывает ударная волна, возникающая при ее движении, либо излучение аккреционного диска вокруг нее.

Оценки показывают, что дыра должна весить 20 миллионов масс Солнца и по прямой лететь со сверхзвуковой скоростью в межгалактическом пространстве. При движении сквозь окружающий материнскую галактику газ она стимулирует звездообразование в нем вдоль узкого коридора и оставляет родившиеся звезды позади себя.

Почему она может лететь по прямой траектории? Теоретики предполагают, что это результат редкого гравитационного взаимодействия трех черных дыр. Сценарий таков. Примерно 50 миллионов лет назад две небольшие галактики слились и образовали ядро из своих сверхмассивных дыр, которые стали вращаться друг относительно друга. Затем мимо них пролетала третья галактика со сверхмассивным ядром. Взаимодействие трех дыр привело к хаотическому движению в нестабильной системе трех тел.

В результате одна из дыр получила импульс двух других и была выброшена из материнской галактики. Двойная система могла остаться нетронутой, либо третья дыра могла заменить одну из первых двух, выкинув прежнюю компаньонку. По закону сохранения импульса вылет одного тела должен был заставить два других двигаться в противоположном направлении и также вылететь из галактики. Поэтому ядро галактики не имеет признаков активной черной дыры, а отдача двух тел могла привести к небольшому, но яркому выступу, видимому на стороне галактики, противоположной звездной дорожке.

Астрофизики планируют прояснить картину с помощью рентгеновской обсерватории Чандра и телескопа Джеймс Уэбб. Профессор ван Доккум надеется обнаружить похожие космические объекты с помощью новых алгоритмов обработки изображений после введения в строй инфракрасной обсерватории Нэнси Грейс (Nancy Grace) с широким углом обзора. Статья об исследовании опубликована в журнале The Astrophysical Journal Letters и находится в открытом доступе.