Černá díra, kde by to neměla být? Astronomové najdou nepoctiví gigantu jen 230 milionů světelných let

Astronomové potvrdili off-centter černá díra v trpasličí galaxii. Nabízí stopy, jak se mohou tvořit supermassivní černé díry.

Nejčastěji se předpokládá, že černé díry sedí v centrech galaxií, ale tým vedený Dr. Taem ze Šanghajské astronomické observatoře, Čínská akademie věd, identifikoval ten, který toto pravidlo porušuje. Vědci objevili putující černou díru v trpasličí galaxii zhruba 230 milionů světelných let od Země (Redshift Z = 0,017).

Na rozdíl od obvykle pozorovaných centrálních černých děr leží tento téměř kiloparsec od jádra galaxie a aktivně produkuje rádiové trysky. Klasifikovaná jako off-jaderná, narůstající černá díra, představuje jeden z nejbližších a nejjasněji potvrzených příkladů, které jsou dosud známé.

Zjištění, publikovaná online v Vědecký bulletin 4. září přidejte váhu k myšlence, že růst černé díry není omezen na galaktická centra. To nabízí nový pohled na to, jak se supermassivní černé díry mohly vytvořit a rozšířit tak rychle v raném vesmíru.

Černé otvory nejsou vždy v galaktických centrech

Ve standardním pohledu na galaxie jsou černé díry často popisovány jako jejich „srdce“. Přesto montážní důkazy ukazují, že někteří nezůstanou ukotveni ve středu. Místo toho se tyto tzv. Putující černé díry unášejí přes disk nebo vnější oblasti galaxie a připomínají cestující ztracené v kosmickém prostoru.

Proč hledat putující černé díry v trpasličích galaxiích? Tyto systémy jsou méně masivní a mají jednodušší evoluční cesty, což z nich činí cenné „kosmické fosílie“, které drží stopy do raných fází růstu černé díry. Teoretické modely naznačují, že po fúzích galaxií nebo složitými interakcemi s více těly mohou gravitační zpětný ráz snadno vysunout černé díry ze slabých gravitačních oblastí trpasličích galaxií a posílat jim tisíce světelných let z jejich středisek. Simulace dokonce ukazují, že významná část černých děr v trpasličích galaxiích může být přemístěna téměř kiloparsec (asi 3 000 světelných let). Až donedávna však přímý a jednoznačný observační důkaz tohoto jevu zůstal mimo dosah.

Nový objev: „Radio-nahlas putující černá díra“ v trpasličí galaxii

Dr. AN a jeho kolegové nasměrovali své studium na trpasličí galaxii známou jako Manga 12772-12704, která se nachází asi 230 milionů světelných let od Země (Z ≈ 0,017). Pomocí průzkumu integrálních polních jednotek z mapování nedalekých galaxií na Apache Point Observatory (Manga) identifikovali slabé podpisy aktivního galaktického jádra (AGN). Zatímco celková struktura galaxie se zdála normální, bez jasného důkazu o sloučení nebo duálním AGN, objevil se jeden výrazný detail: jeho rádiová emise byla přemístěna z geometrického centra galaxie téměř jedním kiloparsec (KPC).

Následná pozorování s velmi dlouhým základním polem (VLBA) při 1,6 a 4,9 GHz odhalila, že zdroj leží 2,68 oblouky od galaktického centra (odpovídající 0,94 kpc), přičemž teplota jasu jádra přesahuje jednu miliardu Kelvins. Při 1,6 GHz detekovali strukturu trysky rozprostírající se asi 2,2 Parsec (7,2 světelných let) jihovýchodní. Jedná se o typické funkce AGN.

Dále analýzou archivních dat zahrnujících 1993–2023 vědci zjistili, že zdroj vykazuje nepravidelnou dlouhodobou variabilitu, v průběhu desetiletí se stává jasnější a stmívanější. Toto chování je v souladu s trvalou, insitu narůstáním na černou díru a jasně odlišné od monotónně snižujícího se typického pro zbytky supernovy, které účinně vyloučí takové „podvodníky“. Na základě hvězdné hmoty hostitelské galaxie se odhaduje, že hmota černé díry je asi 300 000krát vyšší než u Slunce a umístí ji do kategorie černé díry (IMBH) střední hmoty (IMBH).

Společně potvrdili, že se jedná o skutečně aktivně narůstající, mimo jadernou černou díru s tryskami-v současné době nejbližší a nejodvážnější potvrzený případ svého druhu. „Je to jako kosmický maják osvětlený putující černou dírou, ačkoliv se zabloudil z galaktického centra, stále svítí ven s silnou energií,“ řekl Dr. Yuanqi Liu, spoluautor studie.

Rarita: Proč je to tak důležité?

Z širšího statistického hlediska je tento objev obzvláště pozoruhodný. Z více než 3 000 manga trpasličích galaxií 628 vykazovalo možnou aktivitu AGN a asi 62% se od optických center objevilo. Pouze manga 12772-12704 uspokojila kritéria „trojitá solidní důkazy“: kompaktní jádro s vysokou jazdou, trysky parsec a desetiletí dlouhou variabilitou. To naznačuje, že mimo nukleární jevy nemusí být neobvyklé. „Kandidát“ se však nerovná potvrzené detekci.

„Zejména v trpasličích galaxiích je nesmírně obtížné získat jasné observační důkazy pro putování AGN,“ řekl Dr. Mar Mezcua, spoluautor studie z Institutu Space Sciences ve Španělsku.

Vědecký průlom: Nová cesta pro růst černé díry

Převládajícím pohledem byl dlouho, že supermassivní černé díry rostou primárně v galaktických centrech a rychle se živí centrálními plynovými nádržemi. Tato studie však ukazuje, že černá díra střední hmoty umístěné mimo galaktické jádro může také udržet narůstání a produkovat trysky. Tato zjištění poskytují přímou observační podporu myšlence, že distribuoval krmení a růst více míst jako potenciální cestu pro rychlou tvorbu supermassivních černých děr v raném vesmíru.

„Tento objev nás nutí k přehodnocení koe-evoluce Black Hole-Galaxy. Černé díry jsou nejen centrálními motory, ale mohou také tiše přetvářit své hostitelské galaxie z okraje,“ řekl Dr. An.

I když se nachází v „předměstí“ galaxie, putování černé díry mohou do okolí vstát energií silným odtokem, ovlivňovat galaktickou dynamiku a tvorbu hvězd.

Výhled: Odhalení kosmické populace „neviditelných“ černých děr

Tato studie transformuje putování z černých děr z teoretických spekulací na přímou observační realitu. S příchodem dalekohledů nové generace nemusí být takové „ztracené černé díry“ vzácné. V blízké budoucnosti budou extrémně velké optické dalekohledy měřit galaktická centra a struktury s vyšší přesností. Mezitím rozhlasové průzkumy s hlubokým rozlišením s vysokým rozlišením pomocí zařízení, jako je pět set metrů metrů clona sférického dalekohledu (rychlého) jádrového pole a pole čtverečních kilometrů, detekují i ​​slabší rádiové signály, což potenciálně vyřeší micro-lety v dílčím parametru. Tyto pokroky povedou k průlomům při potvrzení a statistickém studiu off-jaderných černých děr.

Možná jednoho dne uznáme, že putování černé díry nejsou vůbec vzácné, ale spíše tichní cestující na okrajích galaxií, tiše utvářejí kosmický vývoj svých hostitelů.

Refrence: „Kandidát na tryskající černou díru v trpasličích galaxií Yuqi Liu, Tao Mazing, Yingang Wang a Xiaopng Cheng, 4. září 2025, Vědecký bulletin.
Dva: 10.1016/j.scib.2025.09.001

Nikdy nezmeškáte průlom: Připojte se k zpravodaji Scitechdaily.