2019-ben egy szupernagy tömegű fekete lyuk bekebelezett egy csillagot. Tulajdonképpen hihetetlen, hogy egy ilyen lenyűgöző esemény nemcsak az egyes galaxisokban számít mindennaposnak, ahol 10-100 ezer évente megtörténik, de a távcsöveink számára is, amelyeknek hála a csillagászok több millió galaxisban figyelhetik meg a táplálkozási szokásokat.

Művészi illusztráció egy anyagkorongról (vörös, narancssárga és sárga), amely akkor jött létre, amikor egy szupernagy tömegű fekete lyuk (jobbra) intenzív árapály-erői elpusztítottak egy csillagot. Néhány év elteltével az anyagkorong kitágult, míg el nem ért egy másik, szintén a hatalmas fekete lyuk körül keringő égitestet – egy csillagot vagy egy kisebb fekete lyukat. (NASA / CXC / SAO and Soheb Mandhai / The Astro Phoenix)

Amikor Matt Nicholl (Queen’s University Belfast) és munkatársai megfigyelték a jelenséget, felfedezték, hogy valami minden 48 órában felfénylik röntgentartományban. A csillagászok kvázi-periodikus emissziónak nevezik ezt a jelenséget, amiről nem tudják pontosan, hogy mi okozza.

A Zwicky Transient Facility (ZTF) égboltfelmérő program nagy látómezejű kamerája, amely kétnaponta vizsgálja át a teljes égboltot, 2019. szeptember 19-én érzékelt egy felvillanást látható tartományban, amely az AT2019qiz jelet kapta. A kitörés egy küllős spirálgalaxis központjában következett be úgy 210 millió évvel ezelőtt. Egy olyan csillag életének végét jelzi, amely túl közel került a galaxis millió naptömegű fekete lyukához, aminek extrém gravitációs ereje darabokra szaggatta.

A Pan-STARRS felvétele az AT2019qiz jelű esemény környezetéről. A képen látható küllős spirálgalaxis központjában lévő szupernagy tömegű fekete lyuk szaggatott szét egy csillagot. (PanSTARRS, NSF/Legacy Survey/SDSS)

A fekete lyuk táplálkozása lassú folyamat. A csillag gázanyaga továbbra is befelé spirálozott, amikor a csillagászok a Chandra-röntgenobszervatóriummal 2023-ban is észlelték a nagy energiájú emissziót. A kutatók a röntgensugárzásban egy váratlan csúcsot találtak, ezért az eseményt a Nemzetközi Űrállomás fedélzetén működő NICER röntgentávcsővel, valamint a Neil Gehrels Swift Obszervatóriummal és az indiai AstroSat műholddal is megfigyelték.

Végül összesen kilenc röntgenkitörést találtak, amelyek nagyjából kétnaponta ismétlődtek. A Hubble-űrteleszkóp megfigyelései azt mutatták, hogy a kitörések egy kevesebb mint 82 fényév átmérőjű forrásból származnak, ami túl kicsi ahhoz, hogy egy galaxis központja legyen. Valószínűbb, hogy egy akkréciós korongban a fekete lyuk felé spirálozó anyag a forrásuk.

A Chandra-röntgenobszervatóriummal készített három képkockából álló animáció a kitörésekről. A bal alsó forrás nem az AT2019qiz jelű rendszerhez tartozik. (NASA / CXC / Queen’s Univ. Belfast / M. Nicholl et al.; Image processing: NASA / CXC / SAO / N. Wolk)

A kutatók szerint a kitöréseket az idézi elő, hogy egy másik csillag hatol át rendszeresen az akkréciós korongon. „Nem keringhet túl sok csillag ilyen közel egy fekete lyukhoz.” – mondja Nicholl. „Úgy gondoljuk, hogy a legtöbb sokkal távolabb van, de néha előfordulhat, hogy eltérítik egymást a fekete lyuk felé.”

Ha egy csillag megközelít egy fekete lyukat, annak erős gravitációja darabokra szaggatja. Ha azonban egy kettőscsillag kerül közel, a három égitest gravitációs kölcsönhatásai egyiküket a fekete lyuk fogságában tartják, de a másikat teljesen kitaszítják a rendszerből.

„Ez ritka eset.” – jegyzi meg Nicholl. De ha egyszer már a fekete lyukhoz kötődik, akkor ott is marad, a pályája csak lassan változik. „Egy átlagos galaxis központjában lévő fekete lyuk egy időben csak egyetlen csillagot tarthat ilyen szoros pályán.”

Esélytelen, hogy egy ilyen távoli, halvány csillagot a távcsöveinkkel felfedezhessünk. Ha azonban egy másik égitestet befal a fekete lyuk, annak anyaga egy korongban szétterjed, és ez a korong kölcsönhatásba léphet a foglyul ejtett csillaggal.

„Ez még csak a mi egyszerű elképzelésünk. Most, hogy tudjuk, mit kell keresnünk, megfigyelhetjük, hogy az árapály-katasztrófa események melyik típusa produkál kvázi-periodikus oszcillációkat, így megtudhatjuk, milyen gyakran fordul elő, hogy egy csillag közel keringjen, és tesztelhetjük az elméletet.” – mondja Nicholl.

Az idő majd eldönti a kérdést, de lehet, hogy a kutatók ezúttal szerencsével jártak: az ismétlődő röntgenkitörés véletlen felfedezése azt jelentheti, hogy ez elég gyakori esemény lehet a Világegyetemben.

A felfedezést ismertető tanulmány a Nature című szaklapban jelent meg.

Forrás: Sky & Telescope