Представьте себе чёрную дыру-чудовище, которую грубо вышвырнули из родной галактики. Она мчится сквозь межгалактическую пустоту, невидимая и одинокая. Как её найти? Оказывается, у таких космических изгнанников есть «свита» — захваченные звёзды, которые, погибая, выдают местоположение своего хозяина яркими вспышками. Именно эту идею предложили астрофизики Стефани Комосса (Stefanie Komossa) из Института внеземной физики Общества Макса Планка (Германия) и Дэвид Мерритт (David Merritt), профессор Рочестерского технологического института (США). Их работа, опубликованная 10 августа 2008 года в Astrophysical Journal Letters, описывает новый метод охоты на сверхмассивные чёрные дыры, выброшенные из центров галактик.

Откуда берутся изгнанные чёрные дыры

Современная астрономия считает, что почти каждая галактика прячет в своём ядре сверхмассивную чёрную дыру. Галактики растут, сталкиваясь и сливаясь друг с другом. Когда это происходит, их центральные чёрные дыры сближаются, образуя двойную систему, и в конце концов тоже сливаются в одну. Но этот процесс не всегда проходит гладко. Общая теория относительности Эйнштейна предсказывает, что слияние чёрных дыр порождает гравитационные волны. Если эти волны излучаются неравномерно, анизотропно, возникает эффект отдачи — мощный «пинок» (kick), способный выбросить новообразованную чёрную дыру из галактики. Особенно сильным этот эффект оказывается, когда одна из сливающихся чёрных дыр заметно крупнее другой. Механизм явления в простейшем виде описали ещё в 1961 году, но наблюдательных подтверждений долгое время не было.

Почему «пинок» так трудно заметить

Обнаружить чёрную дыру, смещённую из галактического центра, — задача не из лёгких. Гравитационные волны, которые могли бы напрямую указать на такое событие, до сих пор не зарегистрированы экспериментально (напомним, речь идёт о 2008 годе). Косвенным свидетельством мог бы стать аккреционный диск из раскалённого газа вокруг блуждающей чёрной дыры. Но, как отмечают Комосса и Мерритт, большинство изгнанных чёрных дыр теряют свои диски за несколько десятков миллионов лет, поглотив весь доступный газ. После этого они становятся практически невидимыми.

Звёзды-предатели: как выдать невидимку

Исследователи предложили иной подход. Чёрная дыра, покидая галактику, может увлечь за собой рой звёзд, гравитационно связанных с ней. Когда такая звезда проходит слишком близко к чёрной дыре, приливные силы разрывают её на части. Этот процесс, называемый приливным разрушением, порождает мощную вспышку излучения — в основном в рентгеновском диапазоне, а также в ультрафиолетовом и оптическом. Именно такие вспышки, по мнению учёных, могут стать теми самыми «сигнальными огнями», которые выдадут местоположение изгнанной чёрной дыры-одиночки. Ведь в отличие от аккреционного диска, звёздный рой может сопровождать чёрную дыру гораздо дольше.

Что это даёт науке

Метод Комоссы и Мерритта открывает возможность не только находить выброшенные чёрные дыры, но и получать косвенные доказательства существования гравитационных волн и проверять предсказания Общей теории относительности. Если астрономы зафиксируют характерные рентгеновские вспышки вдали от галактических центров, это станет серьёзным аргументом в пользу реальности «пинка». Любопытно, что сама идея приливных разрушений звёзд чёрными дырами не нова, но применить её для поиска именно изгнанных объектов предложили впервые.

Взгляд скептика и контекст

Конечно, метод не лишён сложностей. Вспышку от приливного разрушения можно спутать с другими астрофизическими событиями, а блуждающая чёрная дыра может оказаться слишком далеко, чтобы её сигнал был различим. Но даже если удастся найти хотя бы несколько кандидатов, это станет прорывом. Кстати, ранее мы рассказывали о гипотезе, что некоторые чёрные дыры могут быть старше самой Вселенной — «Черные дыры старше Вселенной: реальность или след циклов». Если такие объекты существуют, то изгнанные чёрные дыры — это ещё один класс космических странников, чьё происхождение может быть самым неожиданным.

Пока же астрономам остаётся внимательно вглядываться в рентгеновское небо в поисках вспышек, которые расскажут историю о том, как сверхмассивная чёрная дыра была изгнана из собственного дома.