Egy szupernagy tömegű fekete lyuk eddig kétszer ragadott el gázt egy elhaladó csillagtól. A kutatók szerint a harmadik alkalomra 2025 elején fog sor kerülni.

Számítógéppel generált kép arról, ahogy egy árapály-erők által megszaggatott csillag (narancssárga) gázanyaga belehullik egy fekete lyukba (kis fekete pont balra). A fekete lyuk nem szippantja fel az összes gázt: annak egy része nagy sebességgel kilökődik. A fent látható szimulált esetben a csillag a második szippantást már nem élte túl. Az AT2018fyk azonban kétszer is felfényesedett – a csillag megmenekült, majd visszatért még egy táncra a fekete lyukhoz. (NASA / S. Gezari (The Johns Hopkins University) / J. Guillochon (University of California, Santa Cruz))

Amikor egy csillag túl közel merészkedik egy szupernagy tömegű fekete lyukhoz, annak hatalmas gravitációs ereje elkezdi darabokra szaggatni. A csillag gázanyaga kinyúlik, mint a karamell, aztán egy része belép a fekete lyukba, a maradék pedig elszökik.

A csillagok egy része azonban túléli a folyamatot, mert olyan a pályájuk, hogy a fekete lyuknak csak egy pillanatnyi esélye van a bekebelezésükre. Ezek később visszatérnek még egy vagy két körre. A csillagászok sokat tanulhatnak ezektől a szegény mazochistáktól a csillagok szétszaggatásának fizikájáról. A kutatók szerint az AT2018fyk jelű árapály-katasztrófa esemény egy olyan csillagot rejt, amely újra és újra visszatér a fekete lyukhoz.

Az eseményt kísérő fényjelenséget 2018-ban fedezték fel az ASAS-SN távcsőhálózattal, majd űrtávcsövekkel figyelték meg az ultraibolya- és röntgensugárzását. A 800 millió fényévet megtett sugárzás több mint egy évig kitartott, majd épp olyan drámai módon ért véget, ahogy kezdődött. Két év szünet után azonban újra felbukkant.

A fekete lyukak által szétszaggatott csillagok meglehetősen ritkák: a galaxisok központjában lévő szupernagy tömegű fekete lyukak nagyjából 10 vagy 100 ezer évenként tépnek szét egy csillagot. Az ehhez hasonló, de ismétlődő események még ritkábbak: ezidáig csupán egy maroknyit találtak belőlük.

Dheeraj Pasham (MIT) és munkatársai az Astrophysical Journal című lapban közzétettek egy elméletet, amely magyarázatot adhat a megfigyeltekre. A kutatók szerint egy nagy tömegű csillag elnyújtott pályára állt a fekete lyuk körül 2018-ban, megközelítette azt, majd elhaladt mellette. Ez az elhaladás eredményezte az első, egy évig tartó felfényesedést, amikor a fekete lyuk gravitációja leszakította a csillag külső rétegeit, és spirálvonalban rántotta őket a téridő görbületébe.

A csillagnak is van saját gravitációja, így kialakult körülötte egy leszakított gázoktól mentes térrész. Mire a csillag körülbelül három évvel később ismét közel került a fekete lyukhoz, az üres térrész körülvette a fekete lyukat. A táplálkozás leállt, ahogy a felfényesedés is.

A fekete lyuk gravitációja könyörtelenül szívta el a gázt az elhaladó csillagtól. Nagyjából másfél-két évvel később ez az anyag belehullott a fekete lyukba. Ismét felmelegedett, és sugárzást bocsátott ki. Ezzel a gyertya újra lángra lobbant, majd a csillag harmadszor is elhaladt mellette, és ismét kialudt.

„Az ismétlődő részleges árapály-katasztrófa esemény azért izgalmas, mert szemtanúi lehetünk egy fekete lyukhoz kötött csillag ismételt elhaladásainak, valamint az ezekből eredő akkréciós eseményeknek, amelyekből meghatározhatjuk a csillag pályájának paramétereit, de akár a belső szerkezetét is.” – mondja Suvi Gezari (Space Telescope Science Institute), aki nem vett részt a kutatásban.

Művészi illusztráció arról, ahogy egy szupernagy tömegű fekete lyuk leszippantja egy csillag külső rétegeit. Két gázcsóva jön létre: az egyik a fekete lyuk irányába mutat, a másik pedig azzal átellenesen helyezkedik el. (NASA / CXC / M. Weiss)

A csillagászok a jelenlegi, felfénylések közötti időszakban is keresik a részlegesen szétszaggatott csillagok jellegzetességét, a két gázcsóvát. A csillag gázanyagából álló egyik csóva a fekete lyuk felé nyúlik, míg a másik az ellenkező irányba. A mostani megfigyelés során, amikor a fekete lyuk nem táplálkozik, a kiszabaduló anyag második csóvájának halvány röntgensugárzását kell felfedeznünk. Pasham elmondása szerint a Swift űrtávcsővel, a NICER röntgentávcsővel, az XMM-Newton és a Chandra obszervatóriumokkal is keresik az emisszióját.

A kutatók megbecsülték, hogy a fekete lyuk mikor fog újra gázt elvonni a csillagtól: 2025 elején. Az, hogy hány körre tér még vissza, attól függ, hogy milyen típusú csillagról van szó.

„Két dolog történhet: a csillag vagy teljesen szétesik az egyik jövőbeni találkozás során, vagy kap egy kifelé irányuló lökést, és elszabadul a szupernagy tömegű fekete lyuktól.” – mondja Pasham. A jövőbeni megfigyelések során majd megtudjuk, hogy pusztulás vár-e rá vagy szabadulás.

Forrás: Sky & Telescope