Vědci se domnívají, že supermasivní černá díra číhá ve středu téměř každé galaxie ve vesmíru s hmotností, která je miliónkrát nebo miliardkrát větší než Slunce a jejíž obrovská gravitační síla je zodpovědná za držení všech hvězd pohromadě. Zdá se však, že srdce shluku galaxií Abell 2261, které se nachází asi 2.7 miliardy světelných let od Země, tuto teorii rozbíjí. Pravidla astrofyziky tam naznačují, že by mělo existovat obrovské monstrum o hmotnosti 3,000 100,000 až XNUMX XNUMX milionů solárních hmot, srovnatelné s hmotností některých z největších známých. Jakkoli vědci neustále hledají, neexistuje způsob, jak to najít. Nejnovější pozorování s rentgenovou observatoří Chandra NASA a Hubblovým kosmickým dalekohledem se ponořují pouze do této záhady.
S využitím dat z Chandry získaných v letech 1999 a 2004 astronomové již prohledali střed Abellu po 2,261 známkách supermasivní černé díry. Lovili materiál, který se přehřál, když spadl do černé díry a produkoval rentgenové záření, ale takový zdroj nezjistili.
Vyloučen po fúzi
Nyní, s novými a delšími pozorováními Chandry získanými v roce 2018, provedl tým vedený Kayhanem Gultekinem z University of Michigan hlubší hledání černé díry ve středu galaxie. Uvažovali také o alternativním vysvětlení, ve kterém byla černá díra vyhozena po sloučení dvou galaxií, každá s vlastní dírou, za vzniku pozorované galaxie.
Když se černé díry spojí, produkují vlny v časoprostoru zvané gravitační vlny. Pokud by velké množství gravitačních vln generovaných takovou událostí bylo silnější v jednom směru než v jiném, teorie předpovídá, že nová, ještě masivnější černá díra by byla vyslána plnou rychlostí ze středu galaxie v opačném směru. Tomu se říká ustupující černá díra.
Astronomové nenašli žádné definitivní důkazy o zpětném rázu černé díry a není známo, zda se supermasivy dostanou dostatečně blízko k sobě, aby vytvořily gravitační vlny a spojily se. Doposud ověřovali pouze roztavení mnohem menších objektů. Nalezení většího ustupujícího by povzbudilo vědce k hledání gravitačních vln ze slučování supermasivních černých děr.
Nepřímé signály
Vědci se domnívají, že k tomu mohlo dojít ve středu Abell 2261 dvěma nepřímými znameními. Za prvé, data z optických pozorování z HST a dalekohledu Subaru odhalují galaktické jádro, centrální oblast, kde má počet hvězd v galaxii maximální hodnotu, mnohem větší, než se očekávalo, pro galaxii její velikosti. Druhým znakem je, že nejhustší koncentrace hvězd v galaxii je překvapivě vzdálená více než 2,000 XNUMX světelných let od středu.
Během sloučení se supermasivní černá díra v každé galaxii potápí směrem ke středu nově sloučené galaxie. Pokud jsou drženy pohromadě gravitací a jejich dráha se začne zmenšovat, očekává se, že černé díry budou interagovat s okolními hvězdami a vyhnat je ze středu galaxie. To by vysvětlovalo velké jádro Abell 2261.
Koncentrace hvězd mimo střed mohla být také způsobena násilnou událostí, jako je sloučení dvou supermasivních černých děr a následný zpětný ráz jediné větší černé díry.
Ve hvězdách žádná stopa
Ačkoli existují náznaky, že došlo ke sloučení černé díry, ani data z Chandry ani z Hubbla neprokázaly důkaz o samotné černé díře. Vědci dříve používali Hubble k hledání skupiny hvězd, které mohly být smeteny ustupující černou dírou. Studovali tři hvězdokupy poblíž středu galaxie a zkoumali, zda jsou pohyby hvězd v těchto hvězdokupách dostatečně vysoké, aby naznačily, že obsahují 10 miliard černé díry sluneční hmoty. Nebyly nalezeny žádné jasné důkazy o černé díře ve dvou skupinách a hvězdy ve druhé byly příliš slabé na to, aby mohly vyvodit užitečné závěry.
Rovněž dříve studovali pozorování Abell 2261 pomocí NSF Karl G. Jansky Very Large Array. Radiová emise detekovaná poblíž středu galaxie naznačuje, že tam před 50 miliony let došlo k aktivitě supermasivní černé díry, ale to neznamená, že střed galaxie v současné době takovou černou díru obsahuje.
Poté zamířili do Chandry hledat materiál, který se přehřál a produkoval rentgenové paprsky, když spadl do černé díry. Zatímco data odhalila, že nejhustší horký plyn nebyl ve středu galaxie, nebyl zobrazen ani ve středu kupy, ani v žádné z hvězdokup. Autoři dospěli k závěru, že buď na žádném z těchto míst není černá díra, nebo že materiál přitahuje příliš pomalu, aby vytvořil detekovatelný rentgenový signál.
Tajemství umístění této gigantické černé díry pokračuje. Ačkoli hledání nebylo úspěšné, astronomové doufají, že vesmírný dalekohled Jamese Webba může odhalit jeho přítomnost. Pokud to Webb nemůže najít, pak je nejlepším vysvětlením to, že se černá díra vzdálila dostatečně daleko od středu galaxie.
