Galaktyki zderzają się. Gwiazdy oddalają się od siebie. Gaz eksploduje. Ale prawdziwe problemy zaczynają się w centrum. Supermasywne czarne dziury tańczą ze sobą, zbliżają się i łączą. Zwykle pozostają na swoim miejscu. Czasami? Są wyrzucane. Silnie.
Astronomowie ścigają te „odbijające się” czarne dziury od lat. Niezwykle trudno jest dostrzec uciekającego potwora na tle jasnej galaktyki. Nowa grupa badaczy publikująca prace na portalu arXiv proponuje zaprzestanie poszukiwań pustej przestrzeni po czarnej dziurze. Lepiej przyjrzeć się samej czarnej dziurze. Mianowicie kurz, który ciągnie za sobą niczym uciekająca panna młoda z rozczochranym welonem.
Fizyka odbicia
Wszystko sprowadza się do Einsteina. Ogólna teoria względności ma interesującą cechę. Jeśli dwie czarne dziury mają różne masy lub ich spiny są nierówne, emitowane przez nie fale grawitacyjne są asymetryczne. Impuls jest silniejszy w jednym kierunku. Według Newtona musi nastąpić akcja i równa reakcja. Nowa, połączona czarna dziura zostaje popchnięta w przeciwnym kierunku. Szybko. Setki kilometrów na sekundę. Może tysiące. Zamienia się w kosmicznego łamacza prędkości.
Co się do tego przyczepia?
Wewnętrzny dysk akrecyjny. Ta gorąca, wirująca masa gazu tuż przy horyzoncie zdarzeń nie chce pozostać w tyle. Jest grawitacyjnie „przyklejony” do czarnej dziury. Substancja ta tworzy obszar szerokiej linii (BLR). Szybki gaz, dziwne przesunięcia Dopplera. Teoria nie jest nowa – symulacje przewidywały to kilkadziesiąt lat temu. Pomysł jest prosty: jeśli poruszasz się szybko, część kurzu zostaje z tobą. Jeśli poruszasz się powoli lub stoisz w miejscu, dynamika jest inna.
Korelacja jest podejrzanie wyraźna
Naukowcy sprawdzili liczby. Odkryli związek między przemieszczeniem prędkości (szybkością, w jakiej czarna dziura odlatuje od jądra swojej galaktyki macierzystej) a ilością otaczającego ją pyłu. Większa prędkość – więcej kurzu? Być może wydaje się to sprzeczne z intuicją. A może ma to całkowity sens, w zależności od twojego fizycznego nastawienia.
Czy przeszło zbiórkę? Tak. Głównie.
Zespół przeprowadził kontrolę. Badano regiony wąskich linii (NLR). NLR jest daleko, jest luźno powiązana i należy ją opuścić na czas odbicia po fuzji. Nie ma tam żadnej korelacji. Ani jednego. Dokładnie to, co chcieli osiągnąć. Dowodzi to, że sygnał nie był jedynie iluzją statystyczną lub przypadkowym dopasowaniem danych. Wewnętrzne pozostałości. Z zewnątrz pozostaje w kurzu. Dosłownie.
„Mała, ale bardzo istotna pozytywna korelacja”
Poczekaj. Jest niuans.
Czarne dziury z przesunięciem ku czerwieni – te poruszające się w naszym kierunku – są w rzeczywistości bardziej zakurzone niż te oddalające się z przesunięciem ku czerwieni. Model czystego odbicia mówi coś przeciwnego. Można by oczekiwać symetrii lub przynajmniej innego odchylenia. Autorzy drapią się po głowie. Może dopasowanie widmowe jest stronnicze? Być może nie do końca rozumiemy fizykę procesów zachodzących jednocześnie? To gwiazdka w raporcie, mała zapowiedź ostrego odkrycia.
Dlaczego jest to konieczne?
Korelacja nie jest przyczynowością. Jest to wzór statystyczny, a nie ostateczne zdjęcie trwającego odbicia. Ale pomyśl o tym, co nadchodzi. LISA. Detektor kosmicznych fal grawitacyjnych ESA. Wkrótce się obudzi i zacznie wyrzucać strumień danych.
Autorzy uważają, że nawet 50 procent znanych nam kwazarów może powstać w wyniku odbicia po fuzji. Wyobraź sobie. Czy połowa świateł na niebie to uciekinierzy?
Jeśli tak, mamy skarb. Być może w końcu znajdziemy sposób na śledzenie tych tytanów nie na podstawie tego, gdzie się znajdują, ale na podstawie tego, gdzie się znajdują. Ślad kurzu. Wyjście z dużą prędkością.
Czy zmieni to sposób, w jaki mapujemy Wszechświat? Może. Czy to rozwiąże wszystkie problemy? Nie. Ale jako wskazówka, jest całkiem solidny. Czyż nie tak zawsze postępuje nauka? Zbieraj fragmenty dowodów w ciemności. 🌌
