A gravitációs hullámokkal foglalkozó csillagászok olyan fodrozódásokat azonosítottak a téridőben, amelyek egy neutroncsillag és az egyik legkisebb ismert fekete lyuk összeolvadásából származnak.
Amikor egy nagy tömegű csillag szupernóvává válik, a megmaradó mag neutroncsillaggá, vagy ha elég nagy hozzá, fekete lyukká válik. A neutroncsillagok legfeljebb körülbelül 2,5 naptömegűek, a fekete lyukak ennél nehezebbek.
Az 1990-es évek végén a megfigyelők észrevették, hogy a legnehezebb neutroncsillagok és a legkönnyebb fekete lyukak tömege között, amelyek általában legalább 5 naptömegűek, határozott rés tátong. A felfedezést követő elméleti eredmények szerint a csillagokból csak nehezen jöhet létre néhány naptömegű fekete lyuk.
A csillagászoknak már sikerült olyan égitesteket találniuk, amelyek ebbe a feltételezett tömeghézagba esnek, mégpedig a társcsillagokra gyakorolt hatásuknak vagy a gravitációshullám-eseményeknek köszönhetően. Továbbra is vitatott, hogy mekkora a tömeghézag, de ennek eldöntésében talán segítségünkre lehetnek a gravitációshullám-detektorok.
A LIGO-Virgo-KAGRA (LVK) együttműködés kutatói most egy újabb égitestet találtak, amelynek tömege ebbe a résbe esik.
2023. május 29-én, öt nappal azután, hogy az együttműködés negyedik megfigyelési programja elindult, a LIGO obszervatórium Livingston-detektora gravitációs hullámokat érzékelt. Sajnos a hálózat három másik műszere akkor épp nem működött, illetve nem volt elég érzékeny, hogy fogja a jelet. A kutatók három független algoritmussal elemezték az adatokat, és így sikerült a GW230529 jelű eseményt észlelniük.
Az adatok elemzése során megállapították, hogy az eseményt két égitest spirálvonalú közeledése és összeolvadása idézte elő: az egyik kisebb, 1,2 és 2 naptömeg közötti, a másik nagyobb, 2,5 és 4,5 naptömeg közötti volt. A kisebbik a tömege alapján majdnem teljesen biztosan egy neutroncsillag lehetett. Ahogy a kutatók az Astrophysical Journal Letters című lapban augusztus 1-én megjelent cikkükben írják, a nagyobb égitest egy fekete lyuk lehetett, bár nem tudták egyértelműek kizárni, hogy egy nagy tömegű neutroncsillaggal van dolgunk.
Az együttműködés már korábban is talált égitesteket a tömeghézagban, de azokban az esetekben az összeütköző objektumok közül a kisebbikről volt szó. Ez az első olyan összeolvadás, amelyben az elsődleges égitest esik a tömeghézagba.
A GW230529 azt bizonyítja, hogy a tömeghézag nem üres, de önmagában még nem ad választ az összes kérdésünkre. Elképzelhetőek olyan helyzetek, amelyekben ilyen kis tömegű fekete lyukak jönnek létre. A szupernóva-robbanás után fennmaradt felesleges anyag visszahullhat a csillag magjára, így az nem tud neutroncsillaggá válni, ehelyett fekete lyukká omlik össze. Azt azonban nem tudjuk, hogy mi hozta létre a GW230529 (valószínűsíthető) fekete lyukát.
Amikor egy kis tömegű fekete lyuk és egy neutroncsillag összeolvad, a fekete lyuk képes széttépni a neutroncsillagot, mielőtt befalná, ahelyett, hogy egészben lenyelné, ahogy azt a nagyobb fekete lyukak teszik. Ez a folyamat hatalmas, izzó anyagörvényt hozhat létre, amelyet a professzionális távcsövekkel érzékelhetünk.
Ez történhetett a GW230529 esetében is, de olyan sok bizonytalanság áll fenn a kettős rendszerrel kapcsolatban, hogy nem mondhatjuk meg biztosan. Mivel csak egyetlen műszerrel észlelték a jelenséget, a csillagászok nem tudták meghatározni a pontos helyzetét a további vizsgálatokhoz.
A GW230529 egyike annak a 81 eseménynek, amit a negyedik megfigyelési program során észleltek. A program második fázisa 2024 áprilisában indult, és 2025 februárjáig tart. A kutatók szerint addigra a felfedezések száma meghaladja a 200-at. Ezek adódnak hozzá ahhoz a körülbelül 100 forráshoz, amelyeket az LVK együttműködés és más, független adatelemzések során fedeztek fel.
Az eredményekről beszámoló tanulmány az Astrophysical Journal Letters című lapban jelent meg.
Forrás: Sky & Telescope
