Szybko poruszające się czarne dziury

Czarne dziury to tajemnicze obiekty o najsilniejszym znanym w przyrodzie polu grawitacyjnym. Astronomowie ze Stanów Zjednoczonych obliczyli, z jakimi prędkościami czarna dziura może być wyrzucona z galaktyki w wyniku połączenia się z inną czarną dziurą.

Obliczeń dokonał zespół z Rochester Institute of Technology (RIT) kierowany przez Manuelę Campanelli. Komputerowe symulacje pozwoliły przewidzieć kierunek i siłę takiego wyrzutu czarnej dziury. Wyniki symulacji zostały opublikowane w "Physical Review Letters".

We wcześniejszych badaniach zajmowano się wyidealizowanymi czarnymi dziurami, które nie rotują. Obliczenia grupy Campanelli pokazują, że rotacja jest istotnym czynnikiem, który należy uwzględnić w symulacjach. Stworzony przez naukowców model obejmuje dwie rotujące czarne dziury, które łączą się ze sobą. Proces łączenia się ze sobą dwóch gwiazd, w wyniku którego powstaje nowa gwiazda, astronomowie nazywają mergerem.

Obliczenia pokazały, że to, w jaki sposób będzie się poruszać nowo powstała czarna dziura, zależy od wzajemnej orientacji osi obrotu czarnych dziur przed połączeniem się. Czarna dziura, która się nie obraca może osiągnąć prędkość 200 km/s, podczas gdy rotująca może zostać wyrzucona nawet z prędkością 4000 km/s.

Wartość 4000 km/s przekracza graniczną prędkość potrzebną do opuszczenia galaktyki. Dla dużych galaktyk ta graniczna wartość wynosi od 1000 do 2000 km/s. Wynika z tego także, że w małych galaktykach może brakować czarnych dziur, ponieważ prędkość ucieczki z takiej galaktyki jest dużo mniejsza.

Czarna dziura, która opuści galaktykę, nadal może świecić. - Wyrzucona czarna dziura zabiera ze sobą gaz znajdujący się w jej otoczeniu - mówi profesor Merritt z RIT - Będzie zatem nadal świecić, dopóki nie połknie całego zabranego gazu.

Świecenie czarnej dziury wynika z tego, że materia zbliżająca się do niej tworzy wokół czarnej dziury dysk akrecyjny. W takim dysku materia dopływa do jego zewnętrznego obszaru, z kolei z wewnętrznej krawędzie materia spada na centralną czarną dziurę. Materia jest podgrzewana kosztem energii grawitacyjnej, w przypadku dużych czarnych dziur materia jest tak gorąca, że widać ją w promieniowaniu rentgenowskim.

Dalsze obliczenia grupy Campanelli pokazują, że wyrzucona czarna dziura nie musi być kompletnie stracona dla galaktyki. Po bardzo długim czasie może powrócić w jej obręb.