Ein seltsamer Streifen junger Sterne ist ein Beweis für ein außer Kontrolle geratenes supermassereiches Schwarzes Loch, so die Studie

Astronomen haben einen Kandidaten für ein supermassereiches Schwarzes Loch entdeckt, das von seiner Heimatgalaxie wegläuft und in den letzten 39 Millionen Jahren mit einer Geschwindigkeit von etwa 4 Millionen Meilen pro Stunde durch den Weltraum raste.

Ein von der Yale University geleitetes Team entdeckte mit dem Hubble-Weltraumteleskop der NASA und dem WM-Keck-Observatorium auf Maunakea in Hawaii einen ungewöhnlichen, sehr dünnen, fast geraden Streifen aus jungen Sternen und geschocktem Gas – möglicherweise die Spur, die das Schwarze Loch hinterließ, als es entkam.

Die Ergebnisse sind in einer Studie zusammengefasst, die in veröffentlicht wurde Die Briefe des astrophysikalischen Journals.

„So etwas wurde noch nie irgendwo im Universum gesehen“, sagte Pieter van Dokkum, Professor für Astronomie und Physik an der Yale University und Hauptautor der Studie. „Wir wissen seit langem, dass supermassive Schwarze Löcher existieren, und es wurde seit etwa 50 Jahren vorhergesagt, dass sie manchmal aus Galaxien ausgestoßen werden könnten. Wenn dies bestätigt würde, wäre dies der erste Beweis für ein außer Kontrolle geratenes supermassives Schwarzes Loch, das dies beweist Vorhersage.“

Van Dokkums Team entdeckte das lange Merkmal zuerst mit dem Hubble-Weltraumteleskop der NASA. Um einen genaueren Blick darauf zu werfen, führten sie Folgebeobachtungen mit dem Low Resolution Imaging Spectrometer (LRIS) und dem Near Infrared Echellette Spectrograph (NIRES) des Keck Observatory durch.

Die Daten des Keck-Observatoriums zeigten, dass der Sternenstreifen eine bemerkenswerte Länge von 200.000 Lichtjahren hatte und sich von einer kompakten, aktiven Sternentstehungsgalaxie erstreckte, deren Licht etwa 7,6 Milliarden Jahre brauchte, um die Erde zu erreichen. Die Spur ist fast halb so hell wie die Heimatgalaxie, mit der sie verbunden ist, was darauf hindeutet, dass sie eine Fülle neuer Sterne enthält.

„Wir glauben, dass wir eine Spur hinter dem Schwarzen Loch sehen, wo das Gas abkühlt und Sterne bilden kann. Wir betrachten also die Sternentstehung hinter dem Schwarzen Loch“, sagte van Dokkum. „Was wir sehen, sind die Nachwirkungen. Wie die Kielwasser hinter einem Schiff sehen wir das Kielwasser hinter dem Schwarzen Loch.“

Das Keck-Observatorium zeigte auch einen hellen Knoten aus ionisiertem Gas an der Spitze der Spur – wahrscheinlich der Ort des Schwarzen Lochs selbst. Außerdem scheint die Heimatgalaxie des linearen Merkmals in ihrem Zentrum ein Schwarzes Loch zu vermissen oder zumindest kein Schwarzes Loch zu haben, das sich aktiv an Materie erfreut und mächtige Energiestrahlen erzeugt, die Teleskope erkennen können.

Wenn die schmale Spur von Sternen und Gas tatsächlich von einem Schwarzen Loch erzeugt wurde, das sich aus seiner Heimatgalaxie entfernt hat, haben Astronomen eine wahrscheinliche Erklärung für seine Entstehungsgeschichte. Zuerst verschmelzen zwei Galaxien, die beide ein supermassereiches Schwarzes Loch in ihren Kernen enthalten. Als nächstes, während die Schwarzen Löcher in einem binären Tanz im Zentrum der neu verschmolzenen Galaxie umeinander sausen, dringt ein drittes supermassereiches Schwarzes Loch in einer anderen Galaxie in das Paar ein. Die Interaktion des Trios miteinander schafft dann eine instabile Situation, die genug Geschwindigkeit erzeugt, um eines der drei Schwarzen Löcher herauszutorpedieren.

Als nächsten Schritt versuchen van Dokkum und sein Team nun zu bestätigen, ob es sich bei ihrer Entdeckung tatsächlich um ein außer Kontrolle geratenes Schwarzes Loch handelt; Sie haben sich um Zeit am James Webb Space Telescope und am Chandra X-ray Observatory der NASA beworben, um Folgebeobachtungen durchzuführen.

Da der lineare Streifen von neugeborenen Sternen und geschocktem Gas so auffällig ist, sollte es laut van Dokkum einfach sein, andere Objekte wie dieses in aktuellen und zukünftigen Daten zu finden, beispielsweise mit dem kommenden Nancy Grace Roman Space Telescope der NASA.

„Vieles von dem, was wir tun, ist das Testen von Hypothesen oder das Verfeinern früherer Messungen, aber manchmal gibt es diesen Blitz einer völlig unerwarteten Entdeckung aus heiterem Himmel. Das ist selten, aber es ist das Beste!“ sagte van Dokkum.

„Es war so unglaublich lustig und befriedigend, von der Wahrnehmung des Streifens und dem Gedanken ‚Hey, das ist komisch‘ zu diesem Artikel zu gehen, da wir alle jeden Schritt des Weges gelernt haben“, sagte Co-Autor Imad Pasha, ein Doktorand an der Yale University im Forschungsteam von van Dokkum .