Az ismert fekete lyukak mérete – amit a tömegük határoz meg – nagyon tág tartományt fog át. Ezt a széles skálát három alcsoportra osztják a szakemberek. A csillagtömegű fekete lyukak csillagok maradványaiként alakulnak ki, és 5-150 naptömeg közötti anyagmennyiséget képviselnek. A másik gyakori feketelyuk-osztályt a szupernagy tömegű fekete lyukak jelentik. Ezek galaxisok középpontjában találhatóak, és tömegük meghaladja a Nap százezerszeresét, míg a csoport legnagyobb ismert tagjának tömegét százmilliárd naptömegre becsülik az asztrofizikusok.

Az e két tartomány közé eső példányokat közepes tömegű fekete lyukaknak (angol szakkifejezéssel Intermediate-Mass Black Hole, IMBH) nevezzük. Ez utóbbiakból azonban, talán meglepő módon, csak néhány kétséges esetet ismerünk. A közepes tömegű fekete lyukak pedig fontos szerepet játszhatnak az egész galaxisok életére komoly hatást gyakorló szupernagy tömegű fekete lyukak kialakulásában és növekedésükben, így fontos volna e csoport minél több tagját megtalálni, és pontosabban megvizsgálni.

Az egyik komoly IMBH-jelölt Tejútrendszerünk legnagyobb gömbhalmazának, az omega Centaurinak a középpontjában lehet. Az omega Centauri nagy tömegével és méretével meglehetősen kilóg a galaxisunkat kísérő gömbhalmazok többségének sorából. A csillagászok gyanúja szerint ennek az az oka, hogy ez a gömbhalmaz egy, a Tejútrendszerbe éppen beolvadóban lévő, külső régióitól már megfosztott törpegalaxis magjának a maradványa lehet. Már csak emiatt is várható, hogy egy közepes tömegű fekete lyuk legyen az omega Centauri központjában.

Az omega Centauri központi régiója a Hubble-űrtávcső felvételén. A hét gyors mozgású csillagot betűk, a mozgásirányukat nyilak jelölik. A vonzáscentrumban feltételezett közepes tömegű fekete lyuk helyét különböző módszerekkel mgehatározva kapott megoldásokat X-ek jelölik. Forrás: Maximilian Häberle és munkatársai (2024).

A korábbi tanulmányok eredményeit azonban különböző okok miatt kétségbe vonták a szakemberek; vagy azért, mert azokat a megfigyeléseket több kisebb, csillagtömegű fekete lyukkal is meg lehet magyarázni, vagy mert nem eléggé érzékenyek a központi régióra, vagy éppen a központ környékén várt gyors mozgású csillagok hiánya miatt.

Egy friss tanulmány szerzői azonban pontosan ilyen, az omega Centauri központjában rendkívül gyorsan, a gömbhalmaz ottani szökési sebességét jócskán meghaladó csillagokat azonosítottak. Ennek a hét nagy sebességű csillagnak a felfedezéséhez a Hubble-űrtávcső húsz éven át tartó megfigyeléseire volt szükség, mivel az égitestek látóirányra merőleges, geometriailag kimutatható sajátmozgását vizsgálták a kutatók. Az omega Centauri az ilyen típusú vizsgálatokhoz meglehetősen távol, 17 ezer fényévre található tőlünk, ezért volt szükség két évtizedre az égbolt síkjára vetítve 60–110 km/s közöttinek talált mozgási sebességekből adódó elmozdulások kimutatásához.

Tejútrendszerünk legnagyobb gömbhalmaza, az omega Centauri központi régiója a Hubble-űrtávcső színes kompozitfelvételén. Forrás: NASA, ESA, a Hubble Heritage csapata (STScI/AURA), A. Cool (San Francisco Állami Egyetem) és J. Anderson (STScI).

Ennyire gyorsan mozgó csillagok nem lehetnének a gömbhalmaz középpontjában, ha nem volna a közelükben egy több ezer naptömegű, a Hubble felvételein nem látható égitest, aminek a gravitációs vonzása megakadályozza ezek elszökését a csillaghalmazból. Ennek a hét gyors csillagnak azonban csak a Hubble felvételein kimérhető kétdimenziós sebessége ismert. A látóirányunkba eső sebességkomponens hozzáadásával adódó térbeli sebességek ezeknél csak nagyobbak lehetnek. Ráadásul nem ismerik a kutatók a vizsgált hét csillag egymáshoz, valamint a vonzáscentrumban feltételezett közepes tömegű fekete lyukhoz viszonyított térbeli helyzetét sem.

Mindezen okok miatt csak alsó becslés adható a hipotetikus fekete lyuk tömegére, ami 4–8 ezer naptömegnek adódott. Ez igazán biztató, mert jó eséllyel valóban egy átmeneti tömegtartományba eső fekete lyukról van szó. A szakemberek természetesen folytatják az omega Centauri gömbhalmaz űrtávcsöves megfigyelését, hogy még hosszabb időtávú megfigyeléseket gyűjtve pontosíthassák a méréseket, amiben sokat segíthet, ha már a csillagok pályájának az egyenes vonalú mozgástól való eltérését, a fekete lyuk gravitációja által okozott gyorsulásaikat is ki tudják majd mutatni.

Forrás: a megjelenés előtt álló cikk preprintje