Egy törpegalaxisban közepes tömegű fekete lyukat fedeztek fel, amikor egy túl közel tévedt csillagot kezdett felfalni. A szerencsétlenül járt csillagot az úgynevezett árapály-katasztrófa (tidal disruption event, TDE) esemény tépte szét, amelynek sugárzása rövid időre felülmúlta a törpegalaxis összes csillagának fényét. Az esemény vizsgálata segíthet a kutatóknak jobban megérteni a fekete lyukak és a galaxisok közötti kapcsolatot.

Az SDSS J152120.07+140410.5 jelű galaxisban, tőlünk 850 millió fényévre fedeztek fel a csillagászok egy fekete lyuk által széttépett csillagot. A Hubble-űrtávcső felvételének közepén látszik az AT 2020neh jelű égitest, az esemény maradványa, amely körül ultraibolya tartományban gyűrű látható. (Forrás: NASA, ESA, Ryan Foley/UC Santa Cruz)

A felfényesedésre a kozmikus robbanásokat és tranziens asztrofizikai eseményeket vizsgáló Young Supernova Experiment (YSE) felmérés során derült fény. A felfedezésről a kaliforniai UC Santa Cruz egyetem, a Koppenhágai Egyetem Niels Bohr Intézete és a Washingtoni Állami Egyetem kutatóiból álló nemzetközi kutatócsoport számolt be a Nature Astronomy című folyóiratban.

„A felfedezés széleskörű érdeklődést keltett, mert az árapály-katasztrófák segítségével még több közepes tömegű fekete lyukat találhatunk a csendes törpegalaxisokban, és a tömegüket is megmérhetjük.” – mondta a szakcikk társszerzője, Ryan Foley (UC Santa Cruz). Charlotte Angus (Niels Bohr Institute) vezető szerző szerint a kutatás eredményei alapot teremtenek a közepes tömegű fekete lyukak további tanulmányozásához.

„Az, hogy megtaláltuk ezt a közepes tömegű fekete lyukat, miközben egy csillagot emésztett fel, nagyszerű lehetőség volt arra, hogy felfedezzünk valamit, ami egyébként rejtve maradt volna előttünk.” – mondta Angus. „Mi több, a felfénylés adatai alapján többet tudhatunk meg a közepes tömegű fekete lyukak rejtélyes csoportjáról, amelybe valószínűleg a galaxisok központi fekete lyukainak többsége tartozik.”

A szupernagy tömegű fekete lyukak a nagy tömegű galaxisok központjában találhatók, így a Tejútrendszerben is van. A csillagászok szerint ezek a hatalmas, a Nap tömegének milliószorosával vagy milliárdszorosával bíró szörnyetegek kisebb, több ezer vagy több százezer naptömegű fekete lyukakból alakulhattak ki.

Az ilyen nagy tömegű fekete lyukak egyesülésére az egyik elmélet az, hogy a korai Világegyetemben rengeteg közepes tömegű fekete lyukkal rendelkező törpegalaxis volt. Idővel ezek a törpegalaxisok egyesülhettek vagy felfalhatták egymást, majd az eggyé vált magok nagy tömegre tettek szert a növekvő galaxisok központjában. Ez a folyamat vezethetett végül a ma ismert szupernagy tömegű fekete lyukak kialakulásához.

„Ha megértjük a közepes tömegű fekete lyukakat – ha kiderül, hogy mennyien vannak és hol –, akkor megtudhatjuk, hogy helyes-e a szupernagy tömegű fekete lyukak kialakulásával kapcsolatos elméletünk.” – mondta Enrico Ramirez-Ruiz, a cikk társszerzője.

Vajon minden törpegalaxis rendelkezik közepes tömegű fekete lyukkal? „Ez nehéz kérdés, mert a közepes tömegű fekete lyukakat nem könnyű detektálni.” – mondta Ramorez-Ruiz.

A hagyományos technikák, amelyekkel aktív fekete lyukakat keresünk, többnyire nem elég érzékenyek ahhoz, hogy a törpegalaxisok központjában megbúvó fekete lyukakat felfedjék. Emiatt csak nagyon kevés olyan törpegalaxist ismerünk, amelyekben közepes tömegű fekete lyuk található. Ha sikerül árapály-események segítségével több közepes tömegű fekete lyukat találnunk, akkor rendezhetjük a szupernagy tömegű fekete lyukak kialakulásával kapcsolatos vitákat.

„A csillagászat egyik legnagyobb rejtélye a szupernagy tömegű fekete lyukak kialakulása.” – mondta a tanulmány társszerzője, Vivienne Baldassare (Washington State University).

A kutatók a Young Supernova Experiment adatai segítségével érzékelhették, amikor a fekete lyuk elkezdte felfalni a csillagot. Ennek a kezdeti pillanatnak a megörökítése kulcsfontosságú volt a fekete lyuk méretének meghatározásához, mivel az ilyen események időtartama segítségével mérhető egy központi fekete lyuk tömege. Ezt a módszert, amely eddig csak a szupernagy tömegű fekete lyukak esetében működött jól, először Ramirez-Ruiz és Brenna Mockler javasolta.

„Ez a felvillanás rendkívül gyors volt, de mivel a Young Supernova Experiment adatai elég sok korai információt nyújtottak az eseményről, képesek voltunk meghatározni a fekete lyuk tömegét.” – mondta Angus.

Forrás: UC Santa Cruz