Fekete lyukak lehetnek a Hyadok nyílthalmazban?

A Bika csillagképben látszó Hyadok csillaghalmaz 150 fényévre van tőlünk. A halmazt néhány ezer csillag alkotja. (Maurice Toet / www.mauricetoet.nl)

Egy új kutatás szerint a Hyadok csillaghalmazban két vagy akár három csillagtömegű fekete lyuk is rejtőzhet. A híres nyílthalmaz 150 fényévre van tőlünk, és a Taurus (Bika) csillagképben látszik.

Két évvel ezelőtt kiderült, hogy az egyik kettős rendszerben, amely 1500 fényévre van tőlünk a Monoceros (Egyszarvú) csillagképben, van egy fekete lyuk. Stefano Torniamenti (Padovai Egyetem) és munkatársai most egy olyan felfedezést jelentettek be, ami tízszeresen megdöntheti ezt a rekordot.

A Leideni Egyetem kutatója, Simon Portegies Zwart a csillaghalmazok dinamikáját vizsgálja. Ő nem vett részt a kutatásban, de szerinte az eredmény „nem meglepő. Minden nyílthalmaz 5 millió évnél idősebb, és több mint 1000 csillagot tartalmaz, így várható, hogy van bennük néhány fekete lyuk.” Ennek az az oka, hogy az újszülött halmazokban a legnagyobb tömegű csillagoknak néhány millió év alatt szupernóvává kell válniuk, és a robbanás vagy egy neutroncsillagot, vagy egy fekete lyukat hagy hátra maga után.

A kutatócsoport tagja, Mark Gieles (Barcelonai Egyetem) szerint inkább az a meglepő, hogy egy vagy több fekete lyuk jelenléte milyen erős hatással van a gazdahalmaz szerkezetére és dinamikájára. A legújabb, részletes számítógépes szimulációk ugyanis erre az eredményre jutottak. „Nagy különbség volt tapasztalható azok között a halmazok között, amelyekben van néhány fekete lyuk, és azok között, amelyekben egy sincs.” – mondja.

Egy csillaghalmaz élete során (a Hyadok például nagyjából 650 millió éves) a gravitációs kölcsönhatások következtében a nagyobb tömegű égitestek, mint például a fekete lyukak lassan a központ felé vándorolnak. A kisebb tömegű csillagok nagyobb sebességre tesznek szert, és a központtól távolabbi pályán kötnek ki, így csökkentve a halmaz tömörségét. A kompaktságot a féltömeg sugarával fejezzük ki: ez az a sugár, amely magába foglalja a teljes halmaz tömegének felét.

A kutatók az Európai Űrügynökség Gaia-űrtávcsövének legújabb asztrometriai adatai segítségével megállapították, hogy a Hyadok megfigyelt féltömeg sugara nagyjából 40%-al nagyobb, mint amit akkor várnánk, ha a halmazban sosem lettek volna fekete lyukak. A számítógépes szimulációk eredményei akkor felelnek meg a megfigyeléseknek, ha a halmaz két vagy három fekete lyuknak ad otthont több száz millió évig. A kutatásról a brit Királyi Csillagászati Társaság havi kiadványában számoltak be a csillagászok.

„Ez fontos eredmény, mert azt jelenti, hogy amikor egy fekete lyuk kialakul, csak nagyon rövid utat járhat be.” – mondja Pavel Kroupa (Bonni Egyetem), aki nem vett részt a kutatásban. Mindazonáltal, ha egy újszülött fekete lyuk nagy „lökést” kapna, könnyen ki is szabadulhatna a halmazból. „Ezáltal azokról a fizikai folyamatokról kapunk információt, amelyek egy nagy tömegű csillag halálakor fennállnak.” – teszi hozzá.

Kroupa megjegyzi, hogy a kutatócsoport elemzése feltételezi a gravitációról alkotott hagyományos elképzeléseink érvényességét. A gravitáció egy másik elmélete szerint, amit módosított newtoni dinamikának (MOND) nevezünk, ugyanezek az adatok a fekete lyuk nélküli halmazokra állnának. „A fekete lyukak jelenlétének független megerősítése a Hyadok halmazban így nem csak a csillagok halálának fizikáját tesztelné, de arról is tájékoztatna, hogy a newtoni gravitációs törvény érvényes-e.”

Meggyőző bizonyítékot találni a fekete lyukak jelenlétére nagyon nehéz feladat, mondja a kutatócsoport tagja, Zephyr Penoyre (Leideni Obszervatórium). A vándorló fekte lyukak és a kettőscsillagok háromtest-kölcsönhatásai nagy valószínűséggel úgy végződnének, hogy az egyik csillag kiszakadna a rendszerből, a másik pedig a fekete lyuk körül kezdene keringeni. Penoyre azonban ezidáig nem talált nagy tömegű kísérővel rendelkező kettőscsillag-rendszereket, valószínűleg azért, mert a várt keringési periódusok hosszúak. „Talán még találékonyabbnak kell lennünk, hogy bizonyíthassuk a fekete lyukak létezését.” – mondja.

Elképzelhető, hogy a kettős kölcsönhatások végül mégiscsak kilökhették a fekete lyukakat a halmazból. Ha ez az elmúlt kb. 150 millió évben történt volna – vagyis csillagászati értelemben egy pillanattal ezelőtt –, akkor az a Hyadok jelenlegi dinamikáján és kompaktságán nem látszana, mondja Gieles. A fekete lyukak ez esetben mostanra már 200 fényéves utat tehettek volna meg. „Elméletben akár a Naprendszert is elérhették volna, bár ennek természetesen rendkívül kicsi az esélye.” – teszi hozzá.

Forrás: Sky & Telescope