Nove simulacije svemira sugeriraju da crne rupe koje su napustile središta svojih galaksija možda sa sobom nose njihove tragove. Takve lutajuće ili 'odmetnute' crne rupe mogu milijardama godina putovati daleko od mjesta svojeg nastanka, osobito nakon sudara i spajanja galaksija.

Crne rupe mogu biti izbačene iz područja oko središta galaksije kada se njihove matične galaksije sudare s drugim galaksijama. Taj je proces izraženiji u manjim galaksijama čija je gravitacijska sila slabija pa crne rupe nisu toliko čvrsto vezane uz galaktičko središte.

Znanstvenici već dugo znaju da aktivnost supermasivnih crnih rupa u središtima galaksija može snažno utjecati na razvoj njihovih domaćina. Novo istraživanje ukazuje na to da bi i crne rupe koje lutaju izvan središta mogle biti važne za razumijevanje evolucije galaksija, iako na njih ne djeluju na isti način kao središnje crne rupe.

'Naši rezultati pokazuju da je za razumijevanje podrijetla i dinamike masivnih crnih rupa te povijesti njihovih galaksija potrebno uzeti u obzir i lutajuće crne rupe, uz one koje se nalaze u središtu', rekla je voditeljica istraživanja Emma Jane Weller sa Sveučilišta Yale.

Tragovi nastanka crnih rupa u ranom svemiru

Jedno od pitanja kojim se astronomi još uvijek bave je kako su crne rupe uopće počele rasti u ranom svemiru. Prema jednom scenariju, prve masivne zvijezde završile su život urušavanjem i pritom stvorile relativno male početne crne rupe, takozvane 'lake sjemenke'. Drugi scenarij predviđa da su se vrlo guste nakupine plina i prašine mogle izravno urušiti i stvoriti mnogo masivnije početne crne rupe, odnosno 'teške sjemenke'.

Ako lutajuće crne rupe doista zadržavaju informacije o svojem nastanku i povijesti galaksije iz koje potječu, njihovo proučavanje moglo bi pomoći u razlikovanju tih scenarija, piše Space.

'Uzbudljivo je što naši rezultati pokazuju da se čini kako crne rupe pamte više od okolnosti svojeg rođenja', rekla je članica istraživačkog tima Priyamvada Natarajan sa Sveučilišta Yale. Prema njezinim riječima, današnji položaj crne rupe može sadržavati tragove svega što se tijekom vremena događalo njezinoj matičnoj galaksiji.

Kako bi proučili taj proces, istraživači su koristili kozmološku simulaciju ASTRID. Simulacija prati približno 13,5 milijardi godina kozmičke povijesti i modelira međudjelovanje tamne tvari, dinamike plina i nastanka zvijezda, počevši od razdoblja otprilike 300 milijuna godina nakon Velikog praska.

U istraživanju su modelirane galaksije čije su mase iznosile između 10 milijuna i milijardu Sunčevih masa. Njihov razvoj praćen je tijekom približno 12,6 milijardi godina. Za ovo istraživanje posebno je bilo važno to što ASTRID ne pretpostavlja da crna rupa mora ostati u središtu svoje galaksije. Simulacija omogućuje crnim rupama da se kreću kroz galaktički prostor i tako prati njihovo udaljavanje od središta.

Put prema kozmičkom odgovoru

Rezultati su pokazali da se crne rupe sklonije lutanju kriju u galaksijama manje mase. Istraživači su također pronašli naznake da takve manje galaksije mogu zadržati informacije o svojoj početnoj populaciji crnih rupa čak i nakon milijardi godina razvoja, sudara i spajanja s drugim galaksijama.

Simulacije su pokazale i razliku u stvaranju zvijezda. Galaksije manje mase koje su imale crnu rupu u središtu prestale su stvarati zvijezde ranije od onih u kojima je crna rupa lutala izvan galaktičkog središta.

Prema Natarajan, upravo bi lutajuće crne rupe mogle pružiti neke od najkorisnijih tragova o prošlosti galaksija. Njihova brojnost može pružiti informacije o načinu na koji su nastale, dok njihov položaj može sačuvati tragove procesa kroz koje su njihove galaksije prošle.

Istraživači smatraju da bi kombiniranje rezultata simulacija s astronomskim opažanjima u rendgenskom, radijskom, optičkom i infracrvenom području moglo omogućiti detaljnije proučavanje nastanka crnih rupa i razvoja galaksija. 'Svaka od tih metoda može istražiti različite dijelove njihove populacije', rekla je Weller. 'Kombiniranjem opažanja s rezultatima simulacija možda ćemo moći identificirati tragove nastanka crnih rupa i evolucije galaksija.'

Istraživanje je objavljeno 7. rujna u časopisu The Astrophysical Journal Letters.