Găurile negre rătăcitoare ar putea dezvălui istoria ascunsă a galaxiilor
Un nou studiu realizat de astronomi de la Universitatea Yale și de la University of North Texas arată că găurile negre, care în mod normal se află în centrele galaxiilor, pot fi deplasate de fuziunile galactice și pot rătăci departe de locațiile lor originale timp de miliarde de ani. Cercetarea, publicată în The Astrophysical Journal Letters, sugerează că acești „rătăcitori” ar putea oferi indicii despre modul în care s-au format primele găuri negre.
Astronomii Emma Jane Weller și Priyamvada Natarajan de la Yale, împreună cu Colin Burke de la University of North Texas, au folosit simularea cosmologică ASTRID, care urmărește evoluția materiei întunecate, gazelor, stelelor și găurilor negre. Echipa a examinat galaxii cu mase stelare cuprinse între 10 milioane și 1 trilion de mase solare, urmărindu-le evoluția pe o perioadă de aproximativ 12,6 miliarde de ani.
Spre deosebire de alte simulări, ASTRID nu fixează artificial găurile negre în centrele galaxiilor lor. În schimb, modelează forțele gravitaționale care determină găurile negre să se deplaseze prin împrejurimile lor și să se scufunde treptat spre centrul galactic. Acest lucru le-a permis cercetătorilor să distingă între găurile negre centrale și cele rătăcitoare.
Rezultatele arată că acest proces este mai pronunțat în galaxiile mici, unde există mai puțină gravitație care să atragă o gaură neagră rătăcitoare spre centru. Pentru galaxiile cu masă redusă din simulare, cercetătorii au constatat că numărul galaxiilor cu o gaură neagră rătăcitoare a crescut, în timp ce numărul galaxiilor cu o gaură neagră centrală a scăzut.
Studiul sugerează că galaxiile cu masă redusă păstrează informații despre populația lor inițială de „semințe” ale găurilor negre, chiar și după miliarde de ani de creștere și fuziuni. De asemenea, indică faptul că galaxiile cu masă redusă care au încetat să mai formeze stele sunt mai susceptibile să conțină găuri negre centrale, în timp ce galaxiile care formează stele sunt mai predispuse să găzduiască găuri negre rătăcitoare.
„Ceea ce este interesant la descoperirile noastre este că găurile negre par să rețină mai mult decât circumstanțele nașterii lor”, a declarat Natarajan. „Locațiile lor actuale poartă amprenta a tot ceea ce s-a întâmplat cu galaxiile lor gazdă. Separând găurile negre de la centrele galactice de cele care rătăcesc, putem începe să demontăm aceste două istorii.”
Găurile negre cele mai timpurii sunt considerate a fi provenit din „semințe” în universul tânăr. Unele teorii propun că primele stele din univers au lăsat în urmă semințe relativ „ușoare”, adică găuri negre mai mici. Alte teorii sugerează că semințele „grele”, adică găuri negre mai mari, s-au format chiar mai devreme, prin procese precum colapsul direct al gazelor primordiale. Natarajan este un susținător de frunte al teoriei „semințelor grele”.
Descoperirile oferă un cadru pentru o abordare mai cuprinzătoare de căutare și înțelegere a originii găurilor negre. Această abordare ar include observații profunde cu raze X, spectroscopie optică și în infraroșu, măsurători radio și căutarea unor „erupții” scurte cauzate de stele sfâșiate de găuri negre.
„Fiecare dintre aceste metode poate investiga diferite părți ale populației”, a spus Weller. „Combinând observațiile cu rezultatele simulărilor, s-ar putea să identificăm amprentele formării găurilor negre și evoluției galaxiilor.”
„Unele dintre cele mai revelatoare găuri negre ale universului ar putea fi cele care au rătăcit departe”, a concluzionat Natarajan. „Găurile negre sunt arhivari cosmici remarcabili. Abundența lor ne spune ceva despre cum s-au născut, în timp ce locațiile lor păstrează o înregistrare a modului în care au fost asamblate galaxiile lor.”
