Letépte a fehér törpe vörös kabátját a fekete lyuk

19843

Új kozmikus túlélőre bukkanhatott Andrew King brit csillagász: egy csillag elszáguldott egy óriási fekete lyuk mellett, és túlélve a találkozót röntgensugárzásával mesél róla.

A NASA Chandra-röntgenobszervatóriuma és az Európai Űrügynökség (ESA) adatai fedték fel az eseményt, amely azzal kezdődött, hogy egy vörös óriáscsillag túl közel jutott egy szupernagy tömegű fekete lyukhoz egy, a Földtől 250 millió fényévre lévő galaxisban. A GSN 069 jelzésű galaxisban elhelyezkedő fekete lyuk nagyjából 400 ezer naptömegű, így a szupernagy tömegű fekete lyukak között kicsinek számít.

Amikor a vörös óriást elkapta a fekete lyuk gravitációja, a csillag külső, hidrogént tartalmazó rétegei leszakadtak, és a fekete lyuk felé sodródtak. Ami hátramaradt, az a csillag magja, egy fehér törpe volt.

„Az én értelmezésem szerint a röntgenadatok arra utalnak, hogy a fehér törpe túlélte, de nem szabadult el.” – mondta Andrew King (University of Leicester). „Most elliptikus pályán kering a fekete lyuk körül, nagyjából kilenc óra alatt kerülve meg azt.”

Illusztráció a csillagról, amely túlélhette a találkozást a fekete lyukkal. (röntgen: NASA/CXO/CSIC-INTA/G.Miniutti et al.; illusztráció: NASA/CXC/M. Weiss)

Ahogy a fehér törpe nagyjából naponta háromszor megkerüli a fekete lyukat, az a legközelebbi ponton (ami nem lehet közelebb az eseményhorizont sugarának 15-szörösénél) minden alkalommal anyagot szakít le róla. A csillaganyag a fekete lyukat körülvevő korongba kerül, és olyan röntgenkitöréseket produkál, amelyeket a Chandra röntgenobszervatórium és az XMM-Newton űrtávcső észlelhet. King szerint a fekete lyuk és a fehér törpe gravitációs hullámokat is kibocsát, főként a pálya legközelebbi pontján.

Vajon milyen jövő várhat a csillagra? A gravitációs hullámok és a csillag tömegvesztése okozta méretnövekedés hatására a csillag pályájának lapultsága csökkenhet, és egyre nagyobbá válhat. Ebben az esetben a tömegvesztés mértéke fokozatosan lelassul, és a fehér törpe spirálvonalban eltávolodik a fekete lyuktól.

„Megpróbál majd elszabadulni, de nincs menekvés. A fekete lyuk lassan egyre nagyobb és nagyobb részét falja fel, és a folyamat nem áll meg.” – mondta King. „Elméletben ez a tömegvesztés egészen addig folytatódik, amíg a fehér törpe egy nagyjából Jupiter tömegű bolygóvá nem válik úgy egybillió év alatt. Rendkívül lassú és megfontolt bolygóformáló módszere ez az Univerzumnak.”

A csillagászok már számos olyan csillagot találtak, amelyeket fekete lyukkal való találkozás során az árapályerők szaggattak szét, de nagyon kevés olyan esetre derült fény, amikor a csillagnak épphogy sikerült túlélnie a találkozást.

A kozmikus forgalmi statisztikák alapján gyakoribbnak kell lenniük az ilyen találkozóknak, ám több okból könnyen szem elől téveszthetők. Először is egy nagyobb tömegű túlélő csillagnak túl sokáig tarthat megkerülni a fekete lyukat ahhoz, hogy a csillagászok ismétlődő kitöréseket figyeljenek meg. Az is problémát jelenthet, hogy a szupernagy tömegű fekete lyukak, amelyek a GSN 069 jelű galaxis fekete lyukánál sokkal nagyobbak, akár közvetlenül el is nyelhetnek egy csillagot, mielőtt az pályára állhatna körülöttük, és fokozatosan tömeget veszíthetne. Ezekben az esetekben a csillagászok semmit sem észlelnek.

„Ez az esemény a jelenlegi távcsöveinkkel csillagászati időskálán csak rövid ideig, nagyjából 2000 évig figyelhető meg.” – mondta King. „Kivételesen szerencsések voltunk, hogy felfedeztük. Sokkal több hasonló esemény lehet, amit nem veszünk észre. A GSN 069 jelű galaxisban találhatóhoz hasonló méretű fekete lyukak főképp így növekedhetnek.”

King szerint a fehér törpe tömege a Nap tömegének mindössze kéttizede lehet. Ha a fehér törpe egy vörös óriás magja volt, amelyről leszakadt a hidrogénréteg, akkor héliumban gazdagnak kell lennie. A héliumot a vörös óriás élete során a hidrogénmagok fúziója hozza létre.

„Elképesztő belegondolni, hogy egy 250 millió fényévre lévő, kis méretű csillag pályája, tömege és összetétele kikövetkeztethető.” – mondta King.

King előrejelzést is tett az adatok alapján. Mivel a fehér törpe ilyen közel van a fekete lyukhoz, az általános relativitáselmélet alapján pályatengelyének imbolyognia, vagyis precesszálnia kell. A kilengéseknek kétnaponta kell ismétlődniük, és elég hosszú megfigyelésekkel talán ki is mutathatók.

Az eredményeket közlő szakcikk az a brit Királyi Csillagászati Társaság által kiadott szaklapban jelent meg 2020 márciusában. 

Forrás: NASA

Hozzászólás

hozzászólás