Новые исследования показывают, что не все сверхмассивные черные дыры стабильно находятся в центрах своих галактик. Астрономы обнаружили черную дыру, которая перемещается внутри карликовой галактики, увлекая за собой активную зону поглощения материи. Еще более удивительно, что это черная дыра промежуточной массы — загадочный объект, десятилетиями ускользавший от обнаружения.

Открытие того, что рост черных дыр не ограничивается галактическими центрами, может пролить свет на роль сверхмассивных черных дыр (массой в миллионы или миллиарды солнечных) в эволюции галактик. Кроме того, оно помогает объяснить, как эти космические гиганты смогли достичь таких размеров так быстро в ранней Вселенной.

Маяк в космической пустоте

Смещенная от центра аккрецирующая черная дыра, испускающая джеты, была найдена в карликовой галактике MaNGA 12772-12704, расположенной в 230 миллионах световых лет от Земли. Она находится на расстоянии около 3 260 световых лет от центра галактики, где обычно ожидается присутствие сверхмассивной черной дыры, доминирующей в активном галактическом ядре (AGN).

«Это словно космический маяк, освещающий пространство благодаря блуждающей черной дыре, — говорит Лю Юаньци, астроном Шанхайской обсерватории. — Даже покинув центр галактики, она продолжает излучать колоссальную энергию».

Тайны карликовых галетик и «странников»

Согласно классическим представлениям, сверхмассивные черные дыры располагаются в центрах галактик, выступая их «двигателями» — иногда спящими, иногда поглощающими материю и порождающими мощные джеты. Однако все чаще ученые находят черные дыры, покинувшие свои «позиции». Такие странники могут мигрировать в диски галактик или даже достигать их окраин.

Карликовые галактики — идеальные объекты для поиска подобных дыр. Их малая масса и простая эволюционная история сохраняют больше следов ранних этапов роста черных дыр. Теоретически, при слиянии галактик или гравитационном взаимодействии может возникать «отдача», способная вытолкнуть черные дыры из центров карликовых систем.

Симуляции предсказывали смещение таких дыр на тысячи световых лет, но подтвердить это наблюдениями долго не удавалось — до изучения MaNGA 12772-12704.

Радиосигналы и миллиарды градусов

Анализируя данные обзора MaNGA, ученые обнаружили слабую AGN-активность в центре галактики и, что важнее, мощное радиоизлучение, смещенное на 3 000 световых лет от ядра. Последующие наблюдения с использованием радиоинтерферометра VLBA выявили температуру свыше 1,8 млрд °C и джет длиной 7,2 световых года — типичные признаки активной сверхмассивной черной дыры.

Архивные данные с 1993 по 2023 год показали, что яркость смещенного источника менялась десятилетиями, что характерно для черной дыры, поглощающей материю. Масса объекта оценивается в 300 тыс. солнечных, что относит его к промежуточному классу — важному «недостающему звену» между черными дырами звездной массы и сверхмассивными гигантами.

Ключ к загадкам ранней Вселенной

Это первое подтверждение, что черные дыры промежуточной массы могут аккрецировать материю и формировать джеты вне галактического центра, подобно сверхмассивным собратьям. Это открывает новые пути для изучения роста черных дыр в ранней Вселенной, где сверхмассивные объекты возникали необъяснимо быстро.

«Теперь мы должны пересмотреть взаимодействие черных дыр и галактик. Эти объекты способны влиять на эволюцию своих хозяев не только из центра, но и с периферии», — подчеркивает руководитель исследования Ань Тао из Шанхайской обсерватории.

Будущие исследования

Хотя подобные объекты редки, новые телескопы, такие как SKA и JWST, помогут обнаружить больше «блуждающих» черных дыр. Их изучение может раскрыть механизмы слияний галактик, природу темной материи и процессы, которые формировали Вселенную в первые миллиарды лет.

Исследование, опубликованное 4 сентября в Science Bulletin, не только расширяет наши знания о черных дырах, но и бросает вызов современным моделям галактической эволюции. Возможно, в ближайшие годы нас ждут новые сюрпризы от этих загадочных космических «странников».

Ученые предполагают, что смещение черных дыр могло происходить из-за гравитационных волн, возникающих при слиянии двух дыр. Это явление, предсказанное Эйнштейном, может «выталкивать» образовавшийся объект из центра галактики. Дальнейшие наблюдения за MaNGA 12772-12704 помогут проверить эту гипотезу и понять, насколько часто подобные события происходят во Вселенной.