Astronomowie od dawna szukają sposobu, by rozpoznać tzw. uciekające supermasywne czarne dziury — obiekty, które w pewnych warunkach przestają tkwić w centrum swojej galaktyki macierzystej. Z nowych analiz wynika, że w poszukiwaniach może pomóc materia towarzysząca takim czarnym dziurom: pył oraz gaz, które zdradzają ich obecność w obserwacjach kwazarów.
W scenariuszu łączenia się galaktyk ich centralne supermasywne czarne dziury mogą ostatecznie utworzyć jeden większy obiekt. Jak wynika z teorii względności Einsteina, jeśli podczas takiego połączenia wystąpią asymetrie (np. w masach albo w kierunkach rotacji), emitowane fale grawitacyjne mogą nieść pęd nierównomiernie — silniej w jedną stronę. Konsekwencją bywa "odrzut": świeżo powstała czarna dziura może zostać wypchnięta z rejonu zderzenia w kierunku przeciwnym do dominującej emisji pędu.
Zespół badawczy wskazuje, że wraz z wyrzuconą czarną dziurą może przemieszczać się część rozgrzanego materiału znajdującego się bardzo blisko niej — tzw. wewnętrzny dysk akrecyjny — a także obszar szerokich linii (BLR, Broad Line Region). W tym rejonie gaz porusza się z bardzo dużymi prędkościami, tworząc charakterystyczne linie emisyjne; ich przesunięcia mogą służyć do wyznaczania prędkości, z jaką porusza się kwazar.
Milion satelitów na orbicie? To koniec badań wszechświata
Po zestawieniu tych cech naukowcy zauważyli wyraźną dodatnią zależność między tempem oddalania się kwazara a ilością pyłu w jego otoczeniu. Żeby sprawdzić, czy nie jest to efekt statystycznego przypadku, wykonali analogiczną analizę dla obszaru, który — zgodnie z założeniem — nie powinien przemieszczać się razem z czarną dziurą: obszaru wąskich linii (NLR, Narrow Line Region). W tym przypadku korelacja nie wystąpiła, co ma wzmacniać wiarygodność pierwotnego wyniku.
Badacze odnotowali też nieoczekiwany szczegół: czarne dziury przemieszczające się w kierunku Ziemi wydają się silniej przesłonięte pyłem niż te, które się od nas oddalają, choć proste przewidywania teoretyczne sugerowałyby inny obraz. Zespół rozważa możliwe wyjaśnienia — od kwestii technicznych, takich jak wpływ dopasowywania linii widmowych, po bardziej złożone mechanizmy fizyczne, które mogłyby modyfikować obserwowany efekt.
Autorzy podkreślają, że ich praca ma charakter statystyczny: nie przesądza więc o związku przyczynowo-skutkowym, lecz wskazuje, że informacje o pyłowych otoczkach kwazarów mogą w niedalekiej przyszłości ułatwić identyfikację "uciekających" czarnych dziur. Według szacunków przedstawionych w badaniu nawet połowa znanych kwazarów może być pozostałością po stosunkowo niedawnych zderzeniach czarnych dziur. Jednocześnie rozwijane detektory fal grawitacyjnych — w tym planowana misja LISA — mogą wkrótce dostarczyć obserwacji istotnych dla weryfikacji takich scenariuszy.
