Kada se dvije galaksije sudare, njihove crne rupe ne ostaju nužno zarobljene u novonastalom središtu. Prema novim kozmološkim simulacijama, dio crnih rupa biva izbačen iz galaktičke jezgre i potom luta svemirom milijardama godina, osobito ako je riječ o manjim galaksijama čija je gravitacija preslaba da ih zadrži na mjestu.
Znanstvenici su dugo pretpostavljali da samo supermasivne crne rupe u središtima galaksija oblikuju razvoj svojih domaćina. Novo istraživanje sugerira da i takozvane odmetnute crne rupe, one koje su napustile središte, mogu biti ključne za razumijevanje toga kako su se galaksije mijenjale tijekom vremena, iako djeluju na drukčiji način od svojih središnjih rođaka.
„Naši rezultati pokazuju da je za razumijevanje podrijetla i dinamike masivnih crnih rupa te povijesti njihovih galaksija potrebno uzeti u obzir i lutajuće crne rupe, uz one koje se nalaze u središtu”, izjavila je voditeljica istraživanja Emma Jane Weller sa Sveučilišta Yale.
Dva scenarija nastanka
Jedno od otvorenih pitanja astronomije jest kako su crne rupe uopće počele rasti u ranom svemiru. Jedan scenarij pretpostavlja da su prve masivne zvijezde pri urušavanju stvorile relativno male „lake sjemenke”. Drugi predviđa da su se guste nakupine plina i prašine mogle izravno urušiti i stvoriti mnogo masivnije „teške sjemenke”.
Ako lutajuće crne rupe doista nose informacije o vlastitom nastanku i povijesti galaksije iz koje potječu, njihovo bi proučavanje moglo pomoći razlučiti koji je od ta dva scenarija točan.
„Uzbudljivo je što naši rezultati pokazuju da se čini kako crne rupe pamte više od okolnosti svojeg rođenja”, izjavila je članica istraživačkog tima Priyamvada Natarajan sa Sveučilišta Yale. Prema njezinim riječima, današnji položaj crne rupe može sadržavati tragove svega što se tijekom vremena događalo njezinoj matičnoj galaksiji.
Simulacija koja prati 13,5 milijardi godina
Za istraživanje je korištena kozmološka simulacija ASTRID, koja prati približno 13,5 milijardi godina kozmičke povijesti i modelira međudjelovanje tamne tvari, dinamiku plina i nastanak zvijezda počevši od razdoblja otprilike 300 milijuna godina nakon Velikog praska.
Istraživači su modelirali galaksije mase između 10 milijuna i milijardu Sunčevih masa te pratili njihov razvoj tijekom približno 12,6 milijardi godina. Za razliku od nekih drugih modela, ASTRID ne pretpostavlja da crna rupa mora ostati u središtu svoje galaksije, nego joj omogućuje kretanje kroz galaktički prostor.
Rezultati pokazuju da su crne rupe sklonije lutanju u galaksijama manje mase. Takve manje galaksije mogu zadržati informacije o svojoj početnoj populaciji crnih rupa čak i nakon milijardi godina razvoja, sudara i spajanja s drugim galaksijama.
Simulacije su otkrile i razliku u brzini stvaranja zvijezda. Galaksije manje mase koje su imale crnu rupu u središtu prestale su stvarati zvijezde ranije od onih u kojima je crna rupa lutala izvan galaktičkog središta.
Prema Natarajan, upravo bi lutajuće crne rupe mogle pružiti neke od najkorisnijih tragova o prošlosti galaksija. Njihova brojnost otkriva način na koji su nastale, dok njihov položaj čuva tragove procesa kroz koje su njihove galaksije prošle.
Istraživači smatraju da bi kombiniranje rezultata simulacija s astronomskim opažanjima u rendgenskom, radijskom, optičkom i infracrvenom području moglo omogućiti detaljnije proučavanje nastanka crnih rupa i razvoja galaksija. „Svaka od tih metoda može istražiti različite dijelove njihove populacije”, izjavila je Weller. „Kombiniranjem opažanja s rezultatima simulacija možda ćemo moći identificirati tragove nastanka crnih rupa i evolucije galaksija.”
Istraživanje je objavljeno 7. rujna u časopisu The Astrophysical Journal Letters, navodi tportal.hr.
