A fekete lyuk, ami ott sem volt

4908

2020-ban egy, az Európai Déli Obszervatórium (European Southern Observatory – ESO) csillagászai által vezetett kutatócsoport bejelentette, hogy megtalálták a Földhöz legközelebbi ismert fekete lyukat a mindössze 1000 fényévre lévő HR 6819 jelű csillagrendszerben. Ezeket az eredményeket azonban több kutató is kétkedéssel fogadta, köztük egy, a belgiumi Leuveni Katolikus Egyetemhez kötődő nemzetközi kutatócsoport is. Egy frissen megjelent tudományos közleményben a két kutatócsoport közösen állapítja meg, hogy valójában nincs is fekete lyuk a HR 6819 rendszerben. Valójában egy „vámpír-rendszert” sikerült megfigyelni, méghozzá egy ritka és rövid ideig tartó fejlődési állapotában.

HR 6819-ről szóló eredeti tanulmányt mind a tudományos világ, mind a sajtó kiemelt figyelemben részesítette. A cikk vezető szerzőjét, Thomas Riviniust, az ESO Chilében dolgozó munkatársát nem lepte meg a fekete lyuk felfedezésének fogadtatása a csillagász közösség részéről. „Nem csak természetes, de kívánatos is az eredmények kritikus ellenőrzése” – fejti ki, – „különösen a hírekbe is bekerülő felfedezések esetében.”

Rivinius és munkatársai meg voltak győződve arról, hogy az MPG/ESO 2.2 méteres távcsövének megfigyelési adatai azzal magyarázhatóak meg legjobban, ha feltételezik, hogy a HR 6819 egy hármas rendszer, amelyben az egyik csillag egy fekete lyuk körül kering 40 napos periódussal, míg a rendszer harmadik tagja egy tőlük jóval távolabbi pályán keringő csillag. Ám Julia Bodensteiner, aki akkor még a Leuveni Katolikus Egyetem (KU Leuven) doktorjelölt hallgatója volt, felvetett egy másik lehetséges magyarázatot ugyanazokra a megfigyelésekre. Ezek szerint a HR 6819 valójában egy kettőscsillag-rendszer lehet 40 napos keringési periódussal, fekete lyuk pedig egyáltalán nincs is a rendszerben. Ez az alternatív magyarázat feltételezi, hogy az egyik csillag „le lett csupaszítva”, azaz a rendszer fejlődésének egy korábbi fázisában a kísérője az anyagának egy jelentős részét elszippantotta.

Az ESO Nagyon Nagy Távcsövével és annak interferométerével gyűjtött friss tudományos adatok igazolták, hogy a korábban egy fekete lyukat is tartalmazó hármas rendszernek tartott HR 6819 valójában egy két csillagból álló rendszer, amelyben még sincs fekete lyuk. A Leuveni Katolikus Egyetem és az ESO kutatói úgy vélik, hogy ezt a kettőscsillagot a fejlődésének egy ritka pillanatában láthatjuk, éppen azután, hogy az egyik csillag elszippantotta társának a légkörét. Ezt a jelenséget „csillagvámpírizmusnak” is szokták nevezni. Fantáziarajzunk a rendszer feltételezhető megjelenését szemlélteti. A kettős egyik tagja egy porkoronggal övezett, lapult csillag (a „vámpír”, egy Be-típusú csillag az előtérben) és egy B-színképtípusú csillag, amit társa megfosztott a légkörétől (a háttérben). Forrás: ESO/L. Calçada.

„A meglévő adatok behatárolták a lehetőségeinket, így másféle megfigyelési stratégiát kellett találnunk, hogy eldönthessük, melyik a helytálló a két kutatócsoport kétféle magyarázata közül” – világít rá Abigail Frost, a KU Leuven kutatója, az Astronomy & Astrophysics folyóiratban ma megjelenő új tanulmány vezető szerzője. Minthogy nem lett volna értelme kétszer ugyanazt a rendszert észlelni, a két kutatócsoport egyesítette erőit, ami lehetővé tette, hogy megkétszerezett erőforrással és tudásbázissal vessék bele magukat a rendszer valódi természetének megfejtésébe.

A két csoport a rejtély megoldásának érdekében közösen együttműködve gyűjtött új, részletesebb megfigyelési adatokat a HR 6819-ről az ESO Nagyon Nagy Távcsövével (Very Large Telescope – VLT), valamint a hozzá kapcsolódó interferométerrel (Very Large Telescope Interferometer – VLTI). „A VLTI volt az egyetlen eszköz, amivel egyértelműen különbséget tehettünk a két lehetőség között” – húzza alá Dietrich Baade, aki közreműködött a HR 6819-ről szóló eredeti és az új Astronomy & Astrophysics-tanulmányban is. – „Minthogy semmi értelme sem lett volna ugyanazokat a megfigyeléseket megismételni újra, felkértük a KU Leuven kutatóit, hogy egyesítsük erőinket.” A közös munka és az így összeadódó erőforrások és tapasztalatok tették lehetővé a rendszer valódi mibenlétének feltárását.

„A lehetséges magyarázatok köre meglehetősen világos volt. A kétféle lehetőség lényegesen különbözik, és a megfelelő eszköz segítségével könnyen megkülönböztethető volt egymástól” – magyarázza Rivinius. – „Abban mind egyetértettünk, hogy a rendszerben két fényforrás található. A kérdés csak az volt, hogy vajon e kettő egymás körül kering szoros pályán, ami a lecsupaszított csillag forgatókönyvének felel meg, vagy egymástól távolabb helyezkednek el, ami viszont csak egy fekete lyukkal magyarázható.”

A két lehetőség közötti különbségtétel érdekében a csillagászok az ESO VLT Interferométernek GRAVITY és Multi Unit Spectroscopic Explorer (MUSE) nevű műszerét is bevetették.

„A MUSE megerősítette, hogy nincs fényes kísérő távolabbi keringési pályán, míg a GRAVITY nagy térbeli felbontása révén el tudtunk különíteni két fényes égitestet, amelyek egymástól mindössze a Nap–Föld-távolság egyharmadára keringenek” – fejti ki Frost. – „Ezek az adatok jelentették a kirakós játék utolsó hiányzó darabjait, így levonhattuk a következtetést, miszerint a HR 6819 egy kettős rendszer, és nincs benne fekete lyuk.”

„Az eddigi legjobb magyarázatunk szerint ezt a kettőscsillagot nem sokkal azután láthatjuk, hogy az egyik csillag elszippantotta a társa külső burkát. Ez nem ritka jelenség szoros kettőscsillagok esetében, a sajtóban néha «csillagvámpírizmusnak» is nevezik” – árulja el Bodensteiner, aki ma már az ESO németországi kutatóintézetének a tagja, és szintén társszerző az új tanulmányban. – „Míg a donorcsillag megvált az anyagának egy részétől, addig a társának a forgása felgyorsult.”

„Ennek a kölcsönhatást követő fejlődési fázisnak az elcsípése rendkívül nehéz, mert nagyon rövid ideig tart” – teszi hozzá Frost. – „A HR 6819-cel kapcsolatos új eredményeink azért rendkívül izgalmasak, mert kitűnően tanulmányozhatjuk általa a csillagvámpírizmusnak a nagy tömegű csillagok fejlődésére gyakorolt hatását. Ezáltal pedig olyan kísérőjelenségekről is többet tudhatunk meg, mint a gravitációs hullámok és a heves szupernóva-robbanások.”

A frissen létrejött közös Leuven–ESO szuper-kutatócsoport a HR 6819 további folyamatos megfigyelését tervezi a VLTI GRAVITY műszerével. A két csoport a jövőben is közös munkával fogja elemezni a rendszer viselkedését, hogy jobban megérthessék annak fejlődését, pontosabban megismerhessék a tulajdonságait, és így többet tudjanak meg általában a kettőscsillagokról.

A fekete lyukak utáni kutatás pedig folytatódik. A csillagászok továbbra is bizakodóak. „A csillagtömegű fekete lyukak alaptermészetük szerint még mindig nagyon rejtőzködőek” – hangsúlyozza Rivinius. „Ugyanakkor a nagyságrendi becslések szerint több tíz- vagy akár százmillió fekete lyuk is megbújhat csak a Tejútrendszeren belül” – teszi hozzá Baade. Csak idő kérdése, hogy a csillagászok megtalálják őket.

Forrás: ESO

Hozzászólás

hozzászólás