Od pewnego czasu rozważa się możliwość istnienia samotnych czarnych dziur, wypchniętych ze swych macierzystych galaktyk. Okazuje się, że ewentualna obserwacja takiego obiektu mogłaby dostarczyć wielu interesujących wniosków.

Proces, który byłby w stanie wyrzucić supermasywną czarną dziurę z jej miejsca w jądrze galaktyki, musi być odpowiednio gwałtowny – jak zderzenie i łączenie się galaktyk. Zderzenia galaktyk (ang. mergers) są kluczowe w procesie ewolucji tych formacji – zgodnie z obecnym stanem wiedzy wszystkie galaktyki eliptyczne powstały przez łączenie się mniejszych galaktyk spiralnych. Zdarzają się one zresztą dość często (w astronomicznym postrzeganiu skali czasu), zwłaszcza w centrach gromad.

Podczas zderzenia galaktyk znajdujące się w nich czarne dziury muszą w pewnym momencie zacząć krążyć wokół siebie, przyciągane siłą grawitacji. Jeśli parametry zderzenia, takie jak wzajemne prędkości galaktyk, czarnych dziur i odpowiednie kąty, okażą się sprzyjające, to zderzenie (i również połączenie) czarnych dziur może odbyć się z dodatkowym skutkiem wyrzucenia ich poza galaktykę.

Taka “samotna” czarna dziura będzie mieć jednak towarzystwo w postaci pociągniętych za sobą gwiazd, więc tego rodzaju obiekty (zwany układem hiperzwartym, ang. hypercompact system) powinny móc zostać zaobserwowane. Wiadomo również, gdzie ich szukać – choć energia wyrzucanej czarnej dziury będzie wystarczająca, by wyzwolić się od przyciągania grawitacyjnego macierzystej galaktyki, nie pozwoli jej na ucieczkę z gromady galaktyk.

Problem polega jednak na tym, że układy hiperzwarte są niemal nie do odróżnienia od kulistych gromad gwiazd. Poza obecnością czarnej dziury, samej w sobie oczywiście niewidocznej, odróżnia je znacznie większa prędkość ruchu gwiazd w obrębie układu. Jednak badanie dziesiątek tysięcy potencjalnych układów hiperzwartych (czyli obiektów dotychczas identyfikowanych jako gromady kuliste) pod kątem prędkości gwiazd jest wymaga dużych nakładów czasu obserwacyjnego wielkich teleskopów. Można więc zamiast tego wypatrywać błysków promieniowania rentgenowskiego, które zostałyby wyemitowane, gdyby któraś gwiazda układu została wciągnięta przez czarną dziurę.

Jeżeli uda się kiedyś zidentyfikować jakiś układ superzwarty, z pomiaru jego prędkości będzie można wywnioskować, gdzie miało miejsce zderzenie, w wyniku którego powstał, i które galaktyki brały w nim udział. To, jak również parametry ruchu gwiazd w układzie, pozwolą stwierdzić, jak gwałtowny przebieg miało zderzenie.

Autor

Paweł Laskoś-Grabowski