Naukowcy ostrzegają, że supermasywna czarna dziura zbliża się do naszej galaktyki

Międzynarodowy zespół naukowców, kierowany przez astrofizyka Jivona Jesse Hana z Centrum Astrofizyki Uniwersytetu Harvarda i Instytutu Smithsona, dokonał przełomowego odkrycia. W karłowatej galaktyce satelitarnej Drogi Mlecznej, znanej jako Wielki Obłok Magellana (LMC), zidentyfikowano dowody na istnienie ogromnego, niewidocznego obiektu o masie około 600 000 razy większej od masy Słońca. Naukowcy są przekonani, że jest to czarna dziura o masie pośredniej, co czyni ją niezwykle cennym obiektem badań w astrofizyce.

Czarne dziury o masach pośrednich, mieszczących się między masami gwiazdowymi a supermasywnymi, są rzadkością w kosmosie. Ich istnienie i procesy formowania pozostają w dużej mierze tajemnicą. Odkrycie takiego obiektu w LMC może dostarczyć kluczowych informacji na temat ewolucji czarnych dziur oraz mechanizmów, które prowadzą do ich wzrostu od mas gwiazdowych do gigantycznych rozmiarów, sięgających milionów czy miliardów mas Słońca.

Wielki Obłok Magellana znajduje się w odległości około 160 000 lat świetlnych od Drogi Mlecznej i jest z nią grawitacyjnie związany. Astronomowie przewidują, że za około 2 miliardy lat LMC zderzy się z naszą galaktyką. W wyniku tego kosmicznego zderzenia, czarna dziura z LMC zbliży się do centrum Drogi Mlecznej, gdzie znajduje się Sagittarius A* — supermasywna czarna dziura o masie około 4,3 miliona mas Słońca. Połączenie tych dwóch obiektów doprowadzi do powstania jeszcze masywniejszej czarnej dziury, co dostarczy unikalnej okazji do obserwacji procesu łączenia się czarnych dziur i zrozumienia dynamiki takich zdarzeń.

Wykrywanie czarnych dziur stanowi nie lada wyzwanie dla naukowców, ponieważ są one niewidoczne, dopóki nie pochłaniają materii, emitując przy tym promieniowanie. Tradycyjne metody polegają na obserwacji ruchów gwiazd w pobliżu podejrzewanych czarnych dziur. Przykładem jest określenie masy Sagittarius A* poprzez analizę orbit gwiazd krążących wokół niej. Jednak zespół Hahna zastosował inną strategię, skupiając się na tzw. gwiazdach hiperprędkościowych — obiektach poruszających się z prędkościami znacznie przewyższającymi typowe prędkości gwiazd w galaktyce.

Gwiazdy hiperprędkościowe mogą być wynikiem mechanizmu Hillsa, opisanego po raz pierwszy przez astronoma Jacka Hillsa. Mechanizm ten zakłada, że gdy układ podwójny gwiazd zbliży się do supermasywnej czarnej dziury, jedna z gwiazd może zostać pochłonięta przez czarną dziurę, podczas gdy druga zostaje wyrzucona z ogromną prędkością w przestrzeń międzygalaktyczną. Takie zjawisko zostało zaobserwowane w przypadku gwiazdy S5-HVS1, odkrytej przez Sergeya Koposova. Gwiazda ta porusza się z prędkością około 6 milionów km/h i wkrótce opuści naszą galaktykę. 

W swoich badaniach zespół Hahna wykorzystał dane z misji Gaia, prowadzonej przez Europejską Agencję Kosmiczną (ESA). Gaia od 2013 roku tworzy niezwykle precyzyjną trójwymiarową mapę ponad miliarda gwiazd w Drodze Mlecznej i poza nią, rejestrując ich pozycje, ruchy, jasności, temperatury i skład chemiczny. 

Analizując trajektorie 21 gwiazd hiperprędkościowych z danych Gaia, naukowcy ustalili, że siedem z nich pochodzi z okolic Sagittarius A*, a dziewięć z rejonu Wielkiego Obłoku Magellana. To właśnie te dziewięć gwiazd wskazuje na obecność ukrytej czarnej dziury o masie około 600 000 mas Słońca w LMC.

Odkrycie to ma istotne znaczenie dla naszej wiedzy o ewolucji galaktyk i czarnych dziur. Procesy łączenia się galaktyk, takie jak przewidywane zderzenie LMC z Drogą Mleczną, odgrywają kluczową rolę w kształtowaniu struktury wszechświata. Obserwacja i analiza takich zdarzeń pozwalają naukowcom lepiej zrozumieć mechanizmy wzrostu czarnych dziur oraz dynamikę galaktyk. Chociaż ludzkość nie będzie świadkiem tego konkretnego zderzenia, badania te dostarczają cennych informacji na temat przyszłości naszej galaktyki i jej interakcji z sąsiednimi systemami.