När två galaxer kolliderar, deras centrala svarta hål smälter samman, sänder ut gravitationsvågor. Astronomer har en teori om att en rekyleffekt ibland sparkar det sammanslagna svarta hålet ut ur galaxen samtidigt som de drar med sig närliggande stjärnor för resan. Forskare från SRON och Radboud University har nu gjort en förutsägelse av hur dessa kluster kommer att se ut för att identifiera dem och bevisa deras existens. Deras resultat publiceras i MNRAS .

Astronomer tror att alla massiva galaxer har ett centralt svart hål som väger miljoner till miljarder solmassor. Mindre svarta hål kan finnas i kärnorna i dvärggalaxer. Det mest kända centrala svarta hålet är det inuti M87-galaxen, som blev den första fotograferade någonsin 2019.

När två galaxer smälter samman, deras stjärnor kommer oftast bara att blandas utan att kollidera, men de två centrala svarta hålen kommer att smälta samman. Sammanslagningen producerar gravitationsvågor som bär bort extrema mängder energi, jämförbar med en atombomb med massan av flera solar. Du kan föreställa dig att om denna energi utstrålas till och med lite asymmetriskt, det kommer att bli en rekyl åt andra hållet, liknar en astronaut som avfyrar en pistol i rymden. Om rekylen är tillräckligt stark, det resulterande sammanslagna svarta hålet kastas ut ur sin egen galax. Alla stjärnor som var gravitationsmässigt bundna till den kommer att dras med på resan. Det är så här hyperkompakta stjärnkluster (HCSC) uppstår – åtminstone enligt teorin; de har ännu inte upptäckts i verkligheten.

En grupp astronomer från SRON Netherlands Institute for Space Research och Radboud University anade att HCSCs kan vara gömda i befintliga databaser, inklusive de från Gaia-teleskopet och Sloan Digital Sky Survey. Men de insåg snabbt att ingen har gjort några detaljerade förutsägelser om hur de skulle se ut i databasen.

Så som ett första steg i deras strävan, de har nu gjort sina egna förutsägelser och publicerat dem i Månatliga meddelanden från Royal Astronomical Society . Teamet – inklusive första författaren Davide Lena och gruppledaren Peter Jonker – förutspår färgerna, bilder och spektra av HCSCs specifikt skräddarsydda för varje databas. De beräknade också hur ett kluster skulle se ut på en tvådimensionell teleskopbild.

Om forskarna lyckas identifiera den första verkliga HCSC, de kan härleda kickhastigheten som den fick från rekylen efter sammanslagning av de två galaxerna den kom ur. Lena säger, "Det har redan beräknats från simuleringar av gravitationsvågor, men de är baserade på teorier som måste bekräftas av observationer."

Alla utstötta svarta hål i Vintergatans utkanter kommer att ha varit resultatet av sammanslagningar mellan en dvärggalax och en ung Vintergatan som nyligen hade börjat från början, bygga ett massivt svart hål i dess centrum. Så de sammanslagna svarta hålen bör inte ha mer än medelmassa; mellan hundratals och hundratusentals solmassor. "Förekomsten av mellanliggande massa svarta hål diskuteras, " säger Lena. "Om vi ​​verkligen hittar HCSCs, vi kommer samtidigt att visa att det finns svarta hål med mellanmassa. Vi kan sedan bekräfta detta genom att mäta massan av de svarta hålen genom spektroskopiska observationer av HCSC."

Jonker säger:"Vi tror att sammanslagningar spelar en viktig roll för att bilda massiva svarta hål. ESA:s LISA-satellit, som ska lanseras 2034, kommer att kunna upptäcka deras gravitationsvågor. Bland annat SRON och Radboud University kommer att bidra till att bygga denna fantastiska satellit."