Runaway argument

Следом за первой черной дырой-беглянкой, попавшейся на глаза земным астрономам в конце прошлого года, подоспела вторая. Разумеется, в строгом смысле слова попалась на глаза не сама дыра, а квазар. Этот весьма активный в радиодиапазоне источник (3C 186) расположен в хорошо изученном галактическом кластере на красном смещении z = 1.0686, что примерно соответствует 8 млрд световых лет от Земли. В отличие от B3 1715+425, эта черная дыра пока не покинула свою галактику, но проявляет несомненное стремление к тому.

На верхнем левом снимке центр материнской галактики, от которого удаляется черная дыра-беглянка, показан синим кружком. Кроме того, примерно в 2" от квазара заметен источник неясной природы (на него указывает белая стрелка), предположительно — область интенсивного звездообразования. Модель квазара, построенная с применением алгоритма Galfit и галактического профиля распределения поверхностной яркости по Серсику, показана на верхнем правом рисунке.

Легко заметить, что квазар расположен не в центре своей галактики, а примерно в 11 кпк от него. При значительном увеличении и вычитании фона (нижний правый снимок) становятся видны исполинские слабо светящиеся арки межзвездного газа, отходящие от целевой галактики— характерные индикаторы процессов слияния галактик.

В спектре излучения источника наблюдается значительный доплеровский сдвиг. Он соответствует скорости, превышающей скорость убегания из типичной эллиптической галактики (около 2100 км/сек), причем объект 3C 186 с большим отрывом лидирует по отдаленности от ядра своей галактики среди немногочисленных кандидатов в такие атипичные черные дыры, “отброшенные к канатам ринга”. Этот квазар обладает также весьма высокой светимостью (более 10 в 46-й степени эрг/сек), а его радиоджеты очень молоды (не старше 100 тыс. лет), и следовательно, активировались спустя значительное время после исходного события, пославшего сверхмассивную черную дыру в странствие. Оценка ее массы снизу дает 800 млн солнечных масс. Моделирование с включением в симуляцию других галактик либо дает статистически неправдоподобные результаты, либо удостоверяет, что, присутствуй такие компоненты в реальности, алгоритм обработки Galfit оказался бы способен идентифицировать их на снимке.

Дополнительное сопоставление с архивными рентгеновскими снимками обсерватории Chandra показало, что, если бы квазар и его галактика случайно наложились друг на друга, присутствие в центре этой галактики активного ядра, способного к фотоионизации в области наблюдаемых узких спектральных линий, было бы выявлено с уверенностью не хуже 3σ. Версия с множественными сверхмассивными черными дырами и выталкиванием источника из центра своей галактики за счет взаимодействия с ними не кажется правдоподобной потому, что для таких случаев характерны куда меньшие скорости удаления, от 10 до 100 км/сек. К примеру, решая обратную задачу, находим, что если бы сверхмассивная черная дыра, инициирующая активность квазара 3C 186, имела массу около миллиарда солнечных (как в действительности) и удалялась от центра своей галактики, выброшенная оттуда воздействием другого активного ядра после слияния примерно равных по массе галактик, то ее скорость на наблюдаемом расстоянии упала бы до нескольких десятков км/сек.

Таким образом, лишь анизотропный гравиволновый толчок способен объяснить огромную скорость и рекордное в своем классе удаление квазара от центра галактики. Сверхмассивную черную дыру, связанную с 3C 186, вытолкнуло из центра родной галактики при слиянии с другой галактикой в ситуации, когда излучение гравитационных волн по каким-то причинам (очевидно, из-за существенных различий в массах и скоростях вращения/сближения) оказалось существенно асимметричным, так что вновь образованная черная дыра приняла на себя гравиволновую отдачу и вылетела в противоположную сторону от центра результирующей галактики.

Слияние галактик произошло несколько миллиардов лет назад, а молодой радиогромкий аккреционный диск проведет в нынешнем состоянии еще не менее 100 млн лет, то есть будет оглашать Вселенную сигналом SOS еще очень долгое время после того, как через двадцать с лишним миллионов лет 3C 186 вылетит из своей галактики в бездну. На данный момент это первый надежно подтвержденный пример разгона черной дыры гравитационным излучением.

Для сравнения, расстояние, уже преодоленное черной дырой в полете из центра галактики, больше, чем от Солнца до ядра Млечного Пути, а на текущей скорости квазар долетел бы от Земли до Луны за три минуты. Впрочем, в Солнечной системе уже не осталось бы никого, способного запостить впечатляющую гифку с этим событием в инстаграм.

LoadedDice