Brakuje supermasywnej czarnej dziury w centrum gromady galaktyk. Naukowcy nie mogą jej znaleźć

Bartłomiej Pawlak
Naukowcy od dawna poszukują brakującej czarnej dziury w jądrze centralnej galaktyki gromady Abell 2261. Wszystko wskazuje na to, że powinna znajdować się tam supermasywna czarna dziura, jednak jak na razie nie wykryto żadnych śladów jej obecności. Badacze mają dwie teorie wyjaśniające tajemnicze "zaginięcie".
Zobacz wideo To zdjęcie może zweryfikować teorię względności

Czarne dziury to jedne z najbardziej tajemniczych i intrygujących obiektów we Wszechświecie. Ich ogromna masa tak silnie zakrzywia czasoprzestrzeń, że ich grawitacji nie jest w stanie oprzeć się nic, nawet światło.

Z tego też powodu czarnych dziur nie jesteśmy w stanie obserwować bezpośrednio, ale poprzez oddziaływanie na otaczającą je materię. Badając zachowanie obłoków pyłu, gazu i gwiazd wokół wspólnego środka masy, badacze są w stanie przewidzieć, że w środku znajduje się czarna dziura, a nawet wyliczyć jej masę.

Zaginiona czarna dziura w gromadzie galaktyk

Wiadomo też, że w sercu niemal każdej dużej galaktyki znajduje się supermasywna czarna dziura, która podtrzymuje materię razem. Podobnie jest w Drodze Mlecznej, w której centrum znajduje się Sagittarius A* o masie 4,3 milionów mas Słońca. To właśnie dlatego naukowców tak dziwi fakt, że w gromadzie galaktyk Abell 2261 takiego obiektu nie ma. A powinien być.

Wszystko przynajmniej na to wskazuje. Zdaniem badaczy, supermasywna czarna dziura powinna znajdować się w bardzo masywnej galaktyce eliptycznej w centrum gromady. Rozmiar galaktyki centralnej i samej gromady wskazuje, że masa czarnej dziury powinna mieścić się w zakresie od 3 do nawet 100 miliardów (tak, miliardów) mas Słońca. Czarna dziura o takiej masie znalazłaby się w czołówce najbardziej masywnych obiektów tego typu we Wszechświecie.

Jej poszukiwania prowadzone za pomocą teleskopów kosmicznych Chandra i Hubble'a trwają jednak już wiele lat i do tej pory nie przyniosły żadnych efektów. Badacze nie widzą gęstych obłoków materii i gwiazd w jądrze centralnej galaktyki, które opadałyby na horyzont zdarzeń takiej czarnej dziury.

Najnowsze dane pokazują też, że zagęszczenie gwiazd w jądrze centralnej galaktyki jest zaskakująco duże - znacznie większe niż przewidywane dla galaktyki o takiej masie. Co dziwne, w samym centrum (tam, gdzie powinna znajdować się czarna dziura) jest jednak pusto. Najbliższe skupisko gwiazd znajduje się aż 2 tys. lat świetlnych od centrum, czyli niespodziewanie daleko.

Co więcej, naukowcy wiedzą, że ok. 50 mln lat temu czarna dziura najpewniej była na swoim miejscu, bo wskazują na to ślady emisji radiowych wykryte w pobliżu centrum galaktyki.

Dwa rozwiązania zagadki

Część badaczy podejrzewa, że galaktyka centralna gromady Abell 2261 mogła wcześniej zderzyć się z inną, co - biorąc pod uwagę poszlaki, takie jak zaskakująco duże jądro galaktyki - jest dość prawdopodobne. Podczas takiej kolizji dwie czarne dziury (z obu galaktyk) zaczęłyby się obracać wokół wspólnego środka masy, generując silne fale grawitacyjne.

Skupienie się fal grawitacyjnych w jednym kierunku mogłoby teoretycznie wyrzucić połączoną czarną dziurę z dala od centrum. Badacze nie zaobserwowali jednak śladów po takim wydarzeniu, np. w postaci ciągnącego się łańcucha związanych grawitacyjne z czarną dziurą gwiazd.

Druga z teorii sugeruje, że supermasywna czarna dziura powstała z połączenia dwóch mniejszych wciąż jest w centrum galaktyki. Brak materii w ścisłym centrum tłumaczy się faktem, że połączona czarna dziura mogła "wyczyścić" przestrzeń w samym sercu jądra z pyłu, gazu i otaczających je gwiazd. A gdy czarna dziura nie pochłania żadnej materii (lub jest jej zbyt mało), naukowcy często nie są w stanie wykryć takiego obiektu. Być może tak właśnie jest i w tym przypadku.

Badacze chcą teraz wycelować (wciąż niegotowy) Kosmiczny Teleskop Jamesa Webba w kierunku serca gromady Abell 2261, aby zebrać dodatkowe informacje na temat jej jądra. Podkreślają, że jeśli nowy (znacznie potężniejszy od Teleskopu Hubble'a) instrument nie będzie w stanie zaobserwować śladów obecności czarnej dziury, najlepszym wytłumaczeniem będzie teoria o wyrzuceniu jej z centrum galaktyki.