Nedostaje crna rupa 10 milijardi puta masivnija od Sunca

Znanstvenici vjeruju da se supermasivna crna rupa krije u središtu gotovo svake galaksije u svemiru, s masom koja je milijune ili milijarde puta veća od Sunčeve i čija je ogromna sila gravitacije odgovorna za držanje svih zvijezda na okupu. Međutim, čini se da srce jata galaksije Abell 2261, smješteno oko 2.7 milijardi svjetlosnih godina od Zemlje, krši teoriju. Tamo, pravila astrofizike pokazuju da bi trebalo postojati ogromno čudovište između 3,000 i 100,000 milijuna Sunčevih masa, usporedivo s težinom nekih od najvećih poznatih. Međutim, koliko god istraživači neprestano pretraživali, nema načina da ga pronađu. Najnovija zapažanja s NASA-inim rentgenskim zvjezdarnikom Chandra i svemirskim teleskopom Hubble samo se upuštaju u tajnu.

supermasivna crna rupa
Slika Abell 2261 koja sadrži rentgenske podatke Chandre (ružičasti) i optičke podatke Hubblea i Subaru teleskopa © NASA

Koristeći podatke Chandre dobivene 1999. i 2004. godine, astronomi su već pretražili središte Abella kako bi pronašli 2,261 znak supermasivne crne rupe. Lovili su materijal koji se pregrijao kad je pao u crnu rupu i proizveo rendgenske zrake, ali nisu otkrili takav izvor.

Protjeran nakon spajanja

Sada, s novim i duljim opažanjima Chandre dobivenim 2018. godine, tim koji je vodio Kayhan Gultekin sa Sveučilišta Michigan proveo je dublju potragu za crnom rupom u središtu galaksije. Također su razmotrili alternativno objašnjenje, u kojem je crna rupa izbačena nakon spajanja dviju galaksija, svaka sa svojom rupom, da bi se stvorila promatrana galaksija.

Kada se crne rupe stope, oni stvaraju valove u prostor-vremenu koji se nazivaju gravitacijski valovi. Da je velik broj gravitacijskih valova generiranih takvim događajem bio jači u jednom smjeru od drugog, teorija predviđa da bi nova, još masivnija crna rupa bila puna brzine poslana iz središta galaksije u suprotnom smjeru. To se naziva povlačenjem crne rupe.

Astronomi nisu pronašli konačne dokaze o povlačenju crne rupe i nije poznato da li se supermasivi međusobno približavaju dovoljno da stvaraju gravitacijske valove i stapaju se. Do sada su provjerili samo otapanja znatno manjih objekata. Pronalaženje većeg udaljavanja potaknulo bi znanstvenike na traženje gravitacijskih valova od spajanja supermasivnih crnih rupa.

Neizravni signali

Znanstvenici vjeruju da su se to moglo dogoditi u središtu Abella 2261 zbog dva neizravna znaka. Prvo, podaci optičkih promatranja s Hubblea i teleskopa Subaru otkrivaju galaktičku jezgru, središnju regiju u kojoj broj zvijezda u galaksiji ima maksimalnu vrijednost, mnogo veću od očekivane, za galaksiju njene veličine. Drugi je znak da je najgušća koncentracija zvijezda u galaksiji udaljena više od 2,000 svjetlosnih godina od središta, iznenađujuće udaljena.

Tijekom spajanja, supermasivna crna rupa u svakoj galaksiji tone prema središtu tek spojene galaksije. Ako ih gravitacija drži zajedno i njihova se orbita počne smanjivati, očekuje se da će crne rupe stupiti u interakciju s okolnim zvijezdama i izbaciti ih iz središta galaksije. To bi objasnilo veliku jezgru Abella 2261.

Koncentracija zvijezda izvan središta također je mogla biti uzrokovana nasilnim događajem kao što je spajanje dviju supermasivnih crnih rupa i naknadni odboj jedne veće veće crne rupe.

Ni traga zvijezdama

Iako postoje naznake da se dogodilo spajanje crne rupe, niti podaci Chandre niti Hubblea nisu pokazali dokaz same crne rupe. Istraživači su prethodno koristili Hubble za traženje skupine zvijezda koje bi mogla odnijeti crna rupa koja se povlači. Proučavali su tri nakupine u blizini središta galaksije i ispitivali jesu li gibanja zvijezda u tim nakupinama dovoljno velika da sugeriraju da sadrže crnu rupu od 10 milijardi Sunčeve mase. Nisu pronađeni jasni dokazi za crnu rupu u dvije skupine, a zvijezde u drugoj su bile previše slabe da bi se moglo donijeti korisne zaključke.

Također su prethodno proučavali promatranja Abella 2261 s vrlo velikim nizom Karla G. Janskyja iz NSF-a. Radioemisija otkrivena u blizini središta galaksije sugerira da se tamo dogodila aktivnost supermasivne crne rupe prije 50 milijuna godina, ali to ne znači da središte galaksije trenutno sadrži takvu crnu rupu.

Zatim su se zaputili do Chandre potražiti materijal koji se pregrijao i proizveo X-zrake dok je padao u crnu rupu. Iako su podaci otkrili da najgušći vrući plin nije u središtu galaksije, nije prikazan ni u središtu jata ni u jednom od zvjezdastih jata. Autori su zaključili da ili nema crne rupe ni na jednom od tih mjesta ili da materijal privlači presporo da bi se mogao otkriti rentgenski signal koji se može prepoznati.

Misterij lokacije ove gigantske crne rupe nastavlja se. Iako je potraga bila neuspješna, astronomi se nadaju da svemirski teleskop James Webb može otkriti svoju prisutnost. Ako ga Webb ne može pronaći, onda je najbolje objašnjenje da se crna rupa pomaknula dovoljno daleko od središta galaksije.