När galaxer kolliderar kan all slags kaos uppstå. Även om processen tar miljoner år, kan sammanslagningen av två galaxer resultera i att Supermassive Black Holes (SMBHs, som är bosatta i deras centrum) slås samman och blir ännu större. Det kan också resultera i att stjärnor kastas ut från sina galaxer, skickar dem och till och med deras system av planeter ut i rymden som ”skurkstjärnor”.
Men enligt en ny studie av ett internationellt team av astronomer verkar det som om SMBH i vissa fall också kan släppas ut från sina galaxer efter en sammanslagning. Med hjälp av data från NASA: s Chandra röntgenobservatorium och andra teleskoper upptäckte teamet vad som kan vara ett "renegade supermassivt svart hål" som reser bort från galaxen.
Enligt teamets studie - som dök upp i Astrophysical Journal under titeln A Potential Recoiling Supermassive Black Hole, CXO J101527.2 + 625911 - det renegade svarta hålet detekterades på ett avstånd av cirka 3,9 miljarder ljusår från Jorden. Det verkar ha kommit inifrån en elliptisk galax och innehåller motsvarigheten 160 miljoner gånger massan av vår sol.
Teamet hittade detta svarta hål när han sökte tusentals galaxer efter bevis på svarta hål som visade tecken på att vara i rörelse. Detta bestod av att söka igenom data som erhölls av Chandra röntgendeleskop för ljusa röntgenkällor - ett vanligt inslag i snabbt växande SMBH - som observerades som en del av Sloan Digital Sky Survey (SDSS).
De tittade sedan på Hubble-data för alla dessa röntgenstrålande ljusa galaxer för att se om det skulle avslöja två ljusa toppar i mitten av någon. Dessa ljusa toppar skulle vara en tydlig indikation på att ett par supermassiva svarta hål fanns, eller att ett återbelastat svart hål rörde sig bort från centrum av galaxen. Till sist granskade astronomerna SDSS-spektraldata som visar hur mängden optiskt ljus varierar med våglängden.
Från allt detta fann forskarna alltid vad de ansåg vara en bra kandidat för ett renegade svart hål. Med hjälpdata från SDSS och Keck-teleskopet på Hawaii bestämde de att denna kandidat var belägen nära, men synligt kompenserad från centrum av sin galax. De noterade också att den hade en hastighet som skilde sig från galaxen - egenskaper som antydde att den rörde sig själv.
Bilden nedan, som genererades från Hubble-data, visar de två ljusa punkterna nära galaxens centrum. Medan den till vänster befann sig i mitten, var den till höger (renegaden SMBH) cirka 3000 ljusår från centrum. Mellan röntgen och optisk data pekade alla indikationer på att det var ett svart hål som sparkades från galaxen.
Vad beträffar vad som kunde ha orsakat detta vågade teamet att det bakre hålet kunde ha ”återkylts” när två mindre SMBH: er kolliderade och slogs samman. Denna kollision skulle ha genererat gravitationsvågor som då kunde ha skjutit det svarta hålet ut ur galaxens centrum. De vågade vidare att det svarta hålet kan ha bildats och satts i rörelse genom kollisionen av två mindre svarta hål.
En annan möjlig förklaring är att två SMBH finns i centrum av denna galax, men en av dem producerar inte detekterbar strålning - vilket skulle betyda att den växer för långsamt. Men forskarna föredrar förklaringen att det de observerade var ett renegade svart hål, eftersom det verkar vara mer förenligt med bevisen. Till exempel visade deras studie tecken på att värdgalaxen upplevde en viss störning i dess yttre regioner.
Detta är en möjlig indikation på att sammanslagningen mellan de två galaxerna inträffade under det relativt nyligen förflutna. Eftersom SMBH-sammanslagningar tros inträffa när deras värdgalaxer slås samman, gynnar detta förbehåll teorin om förnyad svart hål. Dessutom visade uppgifterna att i denna galax bildades stjärnor i hög takt. Detta överensstämmer med datorsimuleringar som förutsäger att sammanslagna galaxer upplever en förbättrad hastighet av stjärnbildningen.
Men naturligtvis behövs ytterligare undersökningar innan några slutsatser kan nås. Under tiden är resultaten sannolikt av särskilt intresse för astronomer. Inte bara involverar denna studie ett verkligt sällsynt fenomen - en SMBH som är i rörelse snarare än att vila i mitten av en galax - utan de unika egenskaperna som kan vara involverade kan hjälpa oss att lära oss mer om dessa sällsynta och gåtfulla funktioner.
För det första skulle studien av SMBHs kunna avslöja mer om hastigheten och riktningen för snurra för dessa gåtfulla objekt innan de smälter samman. Från detta skulle astronomer kunna förutsäga bättre när och var SMBH kommer att slå sig samman. Att studera hastigheten på att återkalla svarta hål kan också avslöja ytterligare information om gravitationsvågor, vilket kan låsa upp ytterligare hemligheter om rymdtidens natur.
Och framför allt är det en möjlighet att se några ganska fantastiska krafter på jobbet att bevittna ett renegade svart hål. Förutsatt att observationerna är korrekta kommer det utan tvekan att finnas uppföljningsundersökningar som utformats för att se var SMBH reser och vilken effekt den har på den omgivande kosmiska miljön.
Helt sedan 1970-talet har forskarna varit av den uppfattningen att de flesta galaxer har SMBH i centrum. Under åren och decennierna som följde bekräftade forskning förekomsten av svarta hål, inte bara i mitten av vår galax - Skytten A * - utan i mitten av alla nästan alla kända massiva galaxer. Dessa objekt sträcker sig från massor från hundratusentals till miljarder solmassor och har ett kraftfullt inflytande på sina respektive galaxer.
Se till att njuta av den här videon, med tillstånd av Chandra X-Ray Observatory:
