Znanstvenici: Golemo čudovište juri svemirom i stvara zvijezde

TIM američkih znanstvenika otkrio je na snimkama teleskopa Hubble neobičan svijetli trag koji ima jedno najvjerojatnije objašnjenje - riječ je o golemoj crnoj rupi koja je u srazu galaksija lansirana u svemir.

Prema studiji objavljenoj u časopisu Astrophysical Journal Letters, to izbačeno čudovište nastavilo je putovati kroz oblake plinova pokrećući u njima stvaranje mladih zvijezda koje su na snimkama slavnog teleskopa zabilježene kao vrlo duga svijetla crta.

Slučajno, ali vrijedno otkriće

Kako ističe NASA, svemir je toliko hirovit da čak i najmanje stvari koje bi mogle proći nezapaženo mogu imati duboke implikacije. Upravo to se dogodilo astronomu s Yalea Pieteru van Dokkumu kada je pregledavao slike svemirskog teleskopa Hubble i primijetio trag koji je izgledao kao ogrebotina na fotografskom filmu.

Na snimkama Hubbleove elektroničke kamere kozmičke zrake koje prolaze duž detektora uglavnom izgledaju kao ogrebotine. No, nakon što su van Dokkum i njegovi kolege napravili spektroskopsku analizu čudne crte, shvatili su da je riječ o 200.000 svjetlosnih godina dugom lancu mladih plavih zvijezda (dolje).

Kako su povezani trag i galaksija?

Na temelju crvenog pomaka u spektrima svjetlosti crte i galaksije, tim je zaključio da se oboje nalazi otprilike na istoj udaljenosti od Zemlje, što sugerira da su trag i galaksija povezani.

Crveni pomak, odnosno pad u frekvenciji zračenja nekog svemirskog tijela nastaje zbog brzine kojom se ono udaljava od promatrača. Slično se događa sa sirenom vlaka koji se udaljava od nas - frekvencija sirene postaje niža. Udaljenost galaksije od nas može se procijeniti iz crvenog pomaka pomoću Hubbleovog zakona, koji opisuje vezu između brzine kojom se galaksija udaljava od nas i njezine udaljenosti od nas. Ovaj zakon temelji se na promatranju koje ukazuje da se galaksije udaljavaju od nas s brzinom koja je proporcionalna njihovoj udaljenosti od nas. Što je galaksija dalje od nas, to se brže udaljava, a crveni pomak se povećava. To se može shvatiti ako se promatraju dvije točke na balonu koji napuhujemo. Ako promatramo dvije bliske točke na površini balona, one će se napuhavanjem balona udaljavati sporije nego dvije udaljene točke jer se sve točke jedne od drugih udaljavaju pa se njihova udaljavanja zbrajaju.

Znanstvenici ističu da supermasivne crne rupe u središtu galaksija mogu emitirati mlazove materijala na jednako velike udaljenosti, pa čak i veće. Međutim, oni se uvijek šire kako se udaljavaju od galaksije. U ovom slučaju pruga je ostala postojano tanka cijelom dužinom, što znači da zabilježeni trag ne može biti mlaz materijala.

Kako crna rupa stvara svijetli trag?

Tim smatra da se svijetli trag proteže između odbjegle crne rupe i galaksije iz koje je izbačena. Crna rupa na svom putu vjerojatno sabija plin koji se potom iza nje hladi, kondenzira i stvara mlade zvijezde.

Znanstvenici prije nisu zabilježili ništa slično u svemiru.

Ova supermasivna crna rupa, teška kao 20 milijuna Sunaca, ostavila je za sobom dosad neviđen "trag" novorođenih zvijezda dug čak 200.000 svjetlosnih godina, što je dvostruko veća dužina od promjera Mliječnog puta. Oslobođeno nevidljivo čudovište juri međugalaktičkim prostorom tako brzo da bi, da je u našem Sunčevom sustavu, od Zemlje do Mjeseca proputovalo za samo 14 minuta.

Umjesto da guta zvijezde ispred sebe, poput kozmičkog Pac-Mana, crna rupa udara u plin ispred sebe i u njemu pokreće stvaranje novih zvijezda. Stvar je u tome da se kreće prevelikom brzinom da bi stigla progutati materijale koji joj se nađu na putu.

"Mislimo da vidimo trag iza crne rupe u kojem se plin hladi tako da postaje sposoban formirati zvijezde. Dakle, gledamo formiranje zvijezda iza crne rupe", rekao je Pieter van Dokkum sa Sveučilišta Yale u New Havenu, u Connecticutu.

"Ono što vidimo je posljedica. Poput traga iza broda, vidimo trag iza crne rupe."

Znanstvenici smatraju da trag koji crna rupa ostavlja za sobom mora sadržavati puno novih zvijezda jer je gotovo upola svjetliji od galaksije domaćina iz koje je izbačena.

Crna rupa nalazi se na jednom kraju traga koji se proteže sve do matične galaksije. Na kraju na kojem se nalazi crna rupa zabilježen je izuzetno svijetao čvor ioniziranog kisika. Znanstvenici vjeruju da to crna rupa svojim prodiranjem kroz plin prvo uzrokuje njegovo zagrijavanje nakon kojeg, iza crne rupe, slijedi hlađenje i formiranje zvijezda.

Drugo moguće objašnjenje moglo bi biti da sjaj dolazi iz akrecijskog diska oko crne rupe. Akrecijski disk je okruženje oko crne rupe u kojem se materija, prije nego što upadne u rupu, zbog goleme gravitacije te posljedičnog zbijanja i trenja zagrijava na ekstremno visoke temperature i emitira visokoenergijsko zračenje u obliku kozmičkih i rendgenskih zraka te ultraljubičastog i infracrvenog svjetla.

"Plin ispred crne rupe uzdrman je nadzvučnim udarom crne rupe koja se kroz plin kreće vrlo velikom brzinom. Kako to točno funkcionira, nije nam poznato", rekao je Van Dokkum.

"Na ovo smo naletjeli sasvim slučajno", dodao je.

Američki je znanstvenik na snimkama obližnje patuljaste galaksije tražio kuglaste skupove zvijezda.

"Skenirajući Hubbleovu sliku, uočio sam da tu postoji mala crta. Odmah sam pomislio: 'Oh, to kozmička zraka udara u detektor kamere i uzrokuje linearni trag.' No, kada smo eliminirali kozmičke zrake, shvatili smo da je još uvijek tu. Nije izgledalo kao ništa što smo prije vidjeli", rekao je Dokkum.

Budući da je svijetli trag bio vrlo čudan, Van Dokkum i njegov tim proveli su spektroskopiju s opservatorijem W. M. Keck na Havajima.

Ona ih je dovela do zaključka da je ono što su vidjeli djelovanje crne rupe koja je proletjela kroz aureolu plina koja okružuje domaćinsku galaksiju.

Kako je crna rupa lansirana u svemir?

Snimljena pojava vjerojatno je rezultat rijetke, bizarne igre galaktičkog biljara između tri masivne crne rupe.

Lansiranje crne rupe najvjerojatnije je posljedica višestrukih sudara supermasivnih crnih rupa do kojih je došlo u srazovima galaksija.

Prve dvije galaksije mogle su se spojiti prije 50-ak milijuna godina. U tom srazu spojile su se i dvije supermasivne crne rupe kakve se obično nalaze u središtima većine galaksija. One su se pritom zavrtjele jedna oko druge stvorivši binarni sustav crnih rupa.

Nakon nekog vremena s tako formiranom galaksijom sudarila se još jedna sa svojom supermasivnom crnom rupom, tako da su se u gravitacijskom plesu našle čak tri.

Tu znanstvenici citiraju poznatu izreku: "Dvoje je društvo, a troje je gužva." Tri crne rupe koje su se približile formirale su kaotičnu, nestabilnu konfiguraciju.

Postoje dva moguća scenarija onoga što se potom dogodilo.

Prema prvom, novopridošla crna rupa oduzela je dio zamaha drugim dvjema te je izbačena iz galaksije domaćina, dok je izvorni binarni sustav ostao netaknut.

Prema drugom, novopridošla crna rupa zamijenila je i izbacila jednu od dvije koje su kružile u izvornom binarnom sustavu.

Nakon ovog sraza jedna crna rupa poletjela je u jednom smjeru, a binarni sustav u suprotnom.

U prilog takvom tumačenju scenarija govori činjenica da se na strani galaksije domaćina suprotnoj od svijetlog traga vidi značajka koja bi mogla biti znak odbjegle binarne crne rupe. Posredni dokaz za ovo tumačenje također je i činjenica da nema znakova da je u središtu galaksije domaćina ostala ijedna aktivna crna rupa.

U sljedećem koraku znanstvenici planiraju provesti promatranja NASA-inim svemirskim teleskopom James Webb i Chandra X-ray opservatorijem kako bi potvrdili ovo objašnjenje.