Международная группа астрономов представила статистические данные, которые могут указывать на существование «отскакивающих» сверхмассивных чёрных дыр — объектов, получающих мощный импульс после слияния. Результаты основаны на анализе спектральных характеристик активных галактических ядер (квазаров).

Согласно общей теории относительности Альберта Эйнштейна, при слиянии двух чёрных дыр система может испускать гравитационные волны несимметрично. В результате возникает реактивный эффект: итоговая чёрная дыра получает импульс в противоположном направлении и может быть «выброшена» из центра галактики со скоростью в сотни или даже тысячи километров в секунду.

До сих пор прямые наблюдения таких объектов оставались крайне сложной задачей. Новый подход основан на анализе окружающей среды чёрной дыры — в частности, распределения газа и пыли вокруг неё. Исследователи использовали различие между двумя областями излучения квазара: широколинейной областью (Broad Line Region), связанной с веществом, непосредственно вращающимся вокруг чёрной дыры, и узколинейной областью (Narrow Line Region), связанной с более удалённым газом, удерживаемым гравитацией галактики.

Иллюстрация: Nano Banana

При «гравитационном ударе» после слияния чёрная дыра вместе с внутренним аккреционным диском должна смещаться, тогда как внешние облака газа остаются на месте. Это создаёт характерное смещение спектральных линий, по которому можно оценить скорость движения объекта относительно галактики.

Анализ показал статистически значимую корреляцию: чем выше предполагаемая скорость смещения квазара, тем больше пыли его окружает. Это соответствует предсказаниям моделей, в которых сверхмассивные чёрные дыры получают «отскок» после слияния и продолжают двигаться сквозь окружающую среду, захватывая и увлекая часть вещества.

Для проверки результата исследователи сравнили между собой только узколинейные области, которые не должны зависеть от движения чёрной дыры. В этом случае корреляция исчезла, что снизило вероятность статистической ошибки.

При этом в данных обнаружена аномалия: объекты, движущиеся в сторону наблюдателя (синее смещение), демонстрируют более высокую степень запылённости, чем ожидалось в рамках простой модели «отскока». Авторы предполагают, что это может быть связано либо с особенностями обработки спектральных данных, либо с дополнительными физическими эффектами, которые пока что не учтены в моделях.

Важно, что речь идёт не о прямом наблюдении, а о статистическом выводе. Связь между скоростью и окружающей пылью указывает на возможный механизм, но не подтверждает его однозначно. Тем не менее результаты имеют значение для будущих наблюдений, особенно с учётом планируемых миссий по регистрации гравитационных волн, таких как космическая обсерватория LISA Европейского космического агентства.

По оценкам авторов работы, до половины известных квазаров могут быть связаны с относительно недавними слияниями сверхмассивных чёрных дыр. Если это подтвердится, то будущие наблюдения смогут существенно уточнить понимание эволюции галактик и динамики их центральных объектов.