Wystarczyło jednak, że w ostatnich latach pojawiły się fenomenalne instrumenty obserwacyjne, które zaczęły wskazywać, że są miejsca we wszechświecie, w których astronomowie raczej nie spodziewaliby się masywnych czarnych dziur, a mimo tego te radzą sobie tam doskonale. Nagle okazało się, że wszechświat jest dużo bardziej nieprzewidywalny. Masywne czarne dziury odkrywano w bardzo małych galaktykach, w których zazwyczaj centralnych czarnych dziur nie ma wcale. Co więcej, wiele z nich faktycznie nie znajdowało się w centrum galaktyki a na jej obrzeżach i w końcu – a może przede wszystkim – okazało się, że czarne dziury mogą samotnie przemierzać przestrzeń międzygalaktyczną, bez własnej galaktyki.
I tu właśnie powstaje pytanie o to, jaką rolę w ewolucji wszechświata odgrywały te wszystkie masywne czarne dziury, które dotąd tak chętnie ignorowaliśmy skupiając się jedynie na tych, których miejscem zameldowania jest centrum tej czy innej masywnej galaktyki.
Supermasywne czarne dziury siedzą w centrach masywnych galaktyk
Powszechnie przyjmuje się, że największe, najmasywniejsze czarne dziury muszą istnieć w masywnych galaktykach. Ich istnienie bowiem tłumaczy się wzrostem czarnej dziury wraz ze wzrostem – wskutek procesów łączenia się galaktyk – ich galaktyk macierzystych. Brzmi to logicznie, kiedy dochodzi do włączenia jednej galaktyki w drugą, nagle pojawia się dużo więcej gwiazd, pyłu i gazu, powstają nowe gwiazdy, dwie czarne dziury obu galaktyk biorących udział w procesie łączą się ze sobą w jedną większą.
Problem jednak w tym, że symulacje wskazują na coś innego. Okazuje się, że we wczesnym wszechświecie istniały jeszcze małe galaktyki karłowate, które krótko po powstaniu także miały swoje supermasywne czarne dziury. Część z nich ulegała procesom łączenia z innymi galaktykami, ale część z nich uniknęła takiego losu przez ostatnich kilkanaście miliardów lat. Naukowcy wskazują zatem, że właśnie takie galaktyki, niewielkie i karłowate, a jednocześnie posiadające masywne czarne dziury mogą stanowić swoiste wrota do wiedzy o wczesnym wszechświecie. Skoro taka galaktyka jest nadal mała, to znaczy, że nigdy nie połączyła się z inną galaktyką, a tym samym jej czarna dziura też nie jest efektem procesu łączenia z inną czarną dziurą. W takim przypadku mielibyśmy dostęp do najwcześniejszego pokolenia czarnych dziur z okresu wczesnego wszechświata.
Galaktyka karłowata z wielką czarną dziurą?!
Doskonałym przykładem takiej galaktyki jest Henize 2-10, niewielka galaktyka karłowa oddalona od Ziemi o jakieś 30 milionów lat świetlnych. To w niej astronomka Amy Reines odkryła przypadkiem zaskakującą czarną dziurę o masie ponad miliona razy większej od masy Słońca. Początkowo naukowczyni zignorowała swoje odkrycie, jednak po jakimś czasie słysząc o symulacjach wskazujących na taką drogę rozwoju czarnych dziur, postanowiła przyjrzeć się Henize 2-10 jeszcze raz oraz rozpocząć program poszukiwania supermasywnych czarnych dziur w galaktykach karłowatych. Wszystko bowiem wskazywało na to, że duże czarne dziury nie są zarezerwowane jedynie dla masywnych galaktyk, a można je znaleźć w większości galaktyk we wszechświecie. W ramach swojego projektu Raines rozpoczęła poszukiwanie aktywnych jąder galaktycznych, czyli czarnych dziur aktywnie pożerających materię ze swojego otoczenia. Efekt? Spośród 25 000 zbadanych galaktyk karłowatych, aż 151 posiadało masywne czarne dziury.
Powstało zatem pytanie o to, jak takie masywne czarne dziury mogły powstać we wczesnym wszechświecie. Ich masa wskazuje, że najprawdopodobniej w wielu miejscach we wczesnym wszechświecie dochodziło do grawitacyjnego kolapsu masywnych obłoków pyłu i gazu bezpośrednio w czarną dziurę. W ten sposób można wyjaśnić zaskakująco dużą masę bardzo szybko po powstaniu wszechświata.
W toku dalszych badań okazało się, że całkiem sporo masywnych czarnych dziur znajduje się daleko od centrum swojej galaktyki karłowatej. Takie podróżujące czarne dziury już nie powiększają swojej masy. Odkrycie takiego obiektu może zatem wskazywać, jaka była jej masa na początku.
Uciekająca czarna dziura
Zaledwie kilka lat temu naukowcy przeczesujący niebo w poszukiwaniu nietypowych czarnych dziur natknęli się na supermasywną czarną dziurę o masie ponad miliarda razy większej od masy Słońca. Owa czarna dziura została mówiąc kolokwialnie “wykopana” grawitacyjnie ze swojej galaktyki. Na początku 2023 roku natomiast badacze odkryli trzy supermasywne czarne dziury oddziałujące ze sobą w taki sposób, że jedna z nich została wyrzucona całkowicie w przestrzeń międzygalaktyczną.
Astronomowie śledzą wszystkie znane uciekające czarne dziury bardzo uważnie. Nie zmienia to jednak faktu, że jeżeli chcemy poznać ewolucję wszechświata od Wielkiego Wybuchu do dzisiaj musimy w swoim obrazie uwzględnić wszystkie istniejące w tym wszechświecie obiekty. Powyższe nietypowe rodzaje czarnych dziur stanowią istotny element układanki. Fakt, że tak dawno były one całkowicie ignorowane wskazuje, że wciąż mamy jeszcze dużo obserwacji i odkryć przed sobą. Być może gdy dojrzymy już wszystko, nagle wszystkie elementy układanki złożą się w spójną całość. Na to jednak przyjdzie nam jeszcze trochę poczekać.