3 つの大規模なブラック ホールが関与するまれで奇妙な宇宙イベントにより、前例のない現象が発見されました。超大質量ブラック ホールが信じられないほどの速度で移動し、200,000 光年の長さの新生星の痕跡を残しています。 NASA のハッブル宇宙望遠鏡によって偶然に捉えられたこの並外れた星形成の飛行機雲は、ブラック ホールが銀河間空間を突進し、前方のガスに衝突して新しい星の形成を引き起こした結果です。 銀河ビリヤードのゲームとして説明されているこのイベントは、超大質量ブラック ホール間の複数回の衝突の結果である可能性が高く、天文学者はジェームズ ウェッブ宇宙望遠鏡とチャンドラ X 線天文台を使ってさらに調査することを熱望しています。
200,000光年の長さの奇妙な橋が、銀河と逃げるブラックホールをつなぐ
宇宙は非常に気まぐれで、見過ごされているかもしれないほんのわずかなことでさえ、深い意味を持つ可能性があります. イェール大学の天文学者ピーター・ヴァン・ドックムが覗き込んでいたときに起こったことです。[{” attribute=””>Hubble Space Telescope images and noticed a suspected blemish that looked like a scratch on photographic film. For Hubble’s electronic cameras, cosmic rays skimming along the detector look like “scratches.” But once spectroscopy was done on the oddball streak van Dokkum realized it was really a 200,000-light-year-long chain of young blue stars located over halfway across the universe! van Dokkum and his colleagues believe that it stretches between a runaway monster back hole and the galaxy it was ejected from. The black hole must be compressing gas along its wake, which condenses to form stars. Nothing like it has ever been seen anywhere else in the universe before.
This is an artist’s impression of a runaway supermassive black hole that was ejected from its host galaxy as a result of a tussle between it and two other black holes. As the black hole plows through intergalactic space it compresses tenuous gas in front to it. This precipitates the birth of hot blue stars. This illustration is based on Hubble Space Telescope observations of a 200,000-light-year-long “contrail” of stars behind an escaping black hole. Credit: NASA, ESA, Leah Hustak (STScI)
Hubble Space Telescope Sees Possible Runaway Black Hole Creating a Trail of Stars
There’s an invisible monster on the loose, barreling through intergalactic space so fast that if it were in our solar system, it could travel from Earth to the Moon in 14 minutes. This supermassive black hole, weighing as much as 20 million Suns, has left behind a never-before-seen 200,000-light-year-long “contrail” of newborn stars, twice the diameter of our Milky Way galaxy. It’s likely the result of a rare, bizarre game of galactic billiards among three massive black holes.
Rather than gobbling up stars ahead of it, like a cosmic Pac-Man, the speedy black hole is plowing into gas in front of it to trigger new star formation along a narrow corridor. The black hole is streaking too fast to take time for a snack. Nothing like it has ever been seen before, but it was captured accidentally by NASA’s Hubble Space Telescope.
“We think we’re seeing a wake behind the black hole where the gas cools and is able to form stars. So, we’re looking at star formation trailing the black hole,” said Pieter van Dokkum of Yale University in New Haven, Connecticut. “What we’re seeing is the aftermath. Like the wake behind a ship we’re seeing the wake behind the black hole.” The trail must have lots of new stars, given that it is almost half as bright as the host galaxy it is linked to.
ブラック ホールは柱の一端にあり、親銀河まで伸びています。 円柱の最も外側の先端には、イオン化された酸素の非常に明るい結び目があります。 研究者は、ガスはおそらくブラックホールがガスに衝突する動きから衝撃を受けて加熱されているか、ブラックホールの周りの降着円盤からの放射である可能性があると考えています. 「その前にあるガスは、ガスの中を移動するブラック ホールのこの超音速の非常に高速な衝突のために衝撃を受けます。 それが正確にどのように機能するかはよくわかっていません」と van Dokkum 氏は述べています。
「これは私たちが偶然見つけた純粋なセレンディピティです」と van Dokkum 氏は付け加えました。 彼は近くの矮小銀河で球状星団を探していました。 「ハッブルの画像をスキャンしていたところ、少し筋があることに気付きました。 私はすぐに、「ああ、宇宙線がカメラ検出器に当たり、線形画像アーチファクトを引き起こしている」と思いました。 宇宙線を排除したとき、宇宙線がまだそこにあることに気づきました。 それは、私たちがこれまでに見たことのないものに見えました。」
このハッブル宇宙望遠鏡のアーカイブ写真は、ハッブルのカメラからのイメージング アーティファクトとして最初に却下された非常に珍しい奇妙な線形の特徴を捉えています。 しかし、その後の分光観測により、それが 200,000 光年の長さの若い青い星の鎖であることが明らかになりました。 左下の橋の先端には超大質量ブラックホールがあります。 ブラックホールは右上の銀河から放出されました。 その後にガスを圧縮して、若い青い星の長い軌跡を残しました。 このようなものは、これまで宇宙で見られたことはありません。 この異常な出来事は、宇宙が現在の年齢の約半分になったときに起こりました。 クレジット: 科学: NASA、ESA、Pieter van Dokkum (Yale)、画像処理: Joseph DePasquale (STScI)
非常に奇妙だったので、ヴァン・ドックムと彼のチームは、ハワイの WM ケック天文台でフォローアップ分光法を行いました。 彼は星の軌跡を「非常に驚くべき、非常に明るく、非常に珍しいもの」と表現しています。 これは、彼がホスト銀河を取り囲むガスの輪の中を飛んでいるブラック ホールの余波を見ているという結論につながりました。
この銀河間の急上昇は、超大質量ブラック ホールの複数回の衝突の結果である可能性があります。 天文学者は、最初の 2 つの銀河が合体したのはおそらく 5000 万年前だと考えています。 これにより、2 つの超大質量ブラック ホールがその中心に集まりました。 それらは連星ブラックホールとしてお互いの周りを渦巻いていました。
その後、別の銀河が独自の超大質量ブラック ホールとともに出現しました。 これは、「2 人は仲間、3 人は群集」という古いイディオムに従います。 それを混同する3つのブラックホールは、混沌とした不安定な構成につながりました. ブラック ホールの 1 つが他の 2 つのブラック ホールから勢いを奪い、ホスト銀河から投げ出されました。 元のバイナリがそのまま残っているか、新しい侵入者のブラック ホールが元のバイナリにあった 2 つのうちの 1 つを置き換え、以前の仲間を追い出した可能性があります。
単一のブラック ホールが一方向に離陸したとき、連星のブラック ホールは反対方向に離陸しました。 ホスト銀河の反対側に見られる特徴があり、暴走連星ブラック ホールである可能性があります。 これに関する状況証拠は、銀河の中心部に活動中のブラック ホールが残っている兆候がないことです。 次のステップは、NASA の追跡観測を行うことです。[{” attribute=””>James Webb Space Telescope and the Chandra X-ray Observatory to confirm the black hole explanation.
NASA’s upcoming Nancy Grace Roman Space Telescope will have a wide-angle view of the universe with Hubble’s exquisite resolution. As a survey telescope, the Roman observations might find more of these rare and improbable “star streaks” elsewhere in the universe. This may require machine learning using algorithms that are very good at finding specific weird shapes in a sea of other astronomical data, according to van Dokkum.
The research paper was published on April 6 in The Astrophysical Journal Letters.
Reference: “A Candidate Runaway Supermassive Black Hole Identified by Shocks and Star Formation in its Wake” by Pieter van Dokkum, Imad Pasha, Maria Luisa Buzzo, Stephanie LaMassa, Zili Shen, Michael A. Keim, Roberto Abraham, Charlie Conroy, Shany Danieli, Kaustav Mitra, Daisuke Nagai, Priyamvada Natarajan, Aaron J. Romanowsky, Grant Tremblay, C. Megan Urry and Frank C. van den Bosch, 6 April 2023, The Astrophysical Journal Letters.
DOI: 10.3847/2041-8213/acba86
The Hubble Space Telescope is a project of international cooperation between NASA and ESA. NASA’s Goddard Space Flight Center in Greenbelt, Maryland, manages the telescope. The Space Telescope Science Institute (STScI) in Baltimore conducts Hubble science operations. STScI is operated for NASA by the Association of Universities for Research in Astronomy, in Washington, D.C.