Łączeniu się dwóch czarnych dziur towarzyszą olbrzymie wybuchy fal grawitacyjnych. Siła zjawiska może być tak wielka, że powstać mogą w jego wyniku całkiem nowe czarne dziury – wyrzucane z macierzystych galaktyk z prędkościami tysięcy kilometrów na sekundę.
Takie sytuacje były dotychczas przewidywane wyłącznie teoretycznie, ale teraz zjawisko wyrzucania czarnych dziur z galaktyk zaobserwowano w rzeczywistości. Grupa naukowców z Instytutu Fizyki Kosmicznej Maxa Plancka, która zajmuje się badaniami czarnych dziur, otworzyła tym samym całkiem nowe możliwości badań astrofizycznych. Odkrycie z pewnością nada większe tempo pracom nad szczegółowymi modelami wybuchów czarnych dziur i ich ewolucji.
Gdy dwie czarne dziury łączą się, fale promieniowania grawitacyjnego „płyną” przez galaktykę z prędkością światła. Ponieważ promieniowanie to jest emitowane głównie w jednym kierunku, sama czarna dziura wypychana jest w stronę przeciwną – tak jak siła odrzutu przy strzelaniu z broni palnej. Wtedy też zaczyna się jej lot na zewnątrz – z jądra galaktyki. Jeśli prędkość uderzenia jest wystarczająco duża, czarna dziura może nawet całkowicie wydostać się z galaktyki.
Nowe odkrycie po raz pierwszy pokazało, że takie łączenia i ucieczki czarnych dziur rzeczywiście mogą występować. Wcześniej były jedynie teoriami i symulacjami w superkomputerach. „Odrzutowa” czarna dziura zwróciła uwagę fizyków ze względu na swoją prędkość – 2650 km/s! Z taką prędkością podróż z Warszawy do Nowego Jorku trwałaby mniej niż 3 sekundy. Pomiar był możliwy tylko dzięki szerokim liniom emisji gazu wokół dziury. Wielka siła odrzutu, przy masie ponad 100 milionów mas Słońca, sprawiła, że czarna dziura była wprost „katapultowana” z centrum macierzystej galaktyki.
Gaz, który porusza się razem z czarną dziurą, to tak zwany dysk akrecyjny. Towarzyszy on jej przez miliony lat. W czasie nawarstwiania się gazy dysku akrecyjnego błyszczą się w promieniowaniu X. Dużą więc pomocą dla naukowców jest także sam przyrost gazów – można bowiem lokalizować odległe czarne dziury i galaktyki. Po skanowaniu wielkich obszarów przestrzeni kosmicznej dokładnie widać wielkie pola w zakresie promieniowania rentgenowskiego.
Obserwacja badaczy z Instytutu Maxa Plancka udowadnia ponadto, że możliwe jest łączenie się czarnych dziur. To w wyniku połączeń i przekształceń może dojść do wystrzelenia dziury. Nigdy wcześniej nie potwierdzały tego bezpośrednie obserwacje. Kolejne wnioski mówią, że muszą istnieć zarówno galaktyki z czarną dziurą w jądrze, jak i te, których jądra gigantycznych magnesów nie mają – wtedy czarne dziury płyną przez nieskończoność kosmosu. To wszystko niesie nowe pytania… Czy galaktyki i czarne dziury powstawały i ewoluowały wspólnie przy początkach wszechświata? Czy istniały galaktyki, które nigdy nie miały centralnych, umieszczonych w jądrze czarnych dziur? Jeśli tak, to jak różny mógł być rozwój galaktyk – tych z, i tych bez dziur?
Ciągły rozwój, zarówno badań teoretycznych jak i praktycznych obserwacji, ułatwi naukowcom odpowiedź na te i inne pytania. Już teraz wiele różnych instrumentów na Ziemi i w przestrzeni kosmicznej nieustannie monitoruje pola i związane z nimi fale grawitacyjne. Wszystkie zbierane dane, powstające teorie i co raz bardziej szczegółowe modele czarnych dziur pomogą nam zrozumieć procesy jakie rządzą rozwojem galaktyk i ich powstawaniem. Być może dowiemy się nawet jak kształtował się cały wszechświat…
Przemysław Goławski