A falánk fekete lyuk hirtelen halála

1022

A felfedezőjéről "Hanny’s Voorwerp"-nek (Hanny objektuma) elkeresztelt furcsa zöld képződményt egy holland tanárnő találta a Galaxy Zoo projekt keretében, melynek célja, hogy jószemű amatőrök segítségével gyorsítsa fel milliónyi galaxis osztályba sorolásának hosszadalmas, és egyelőre még nem teljes mértékben automatizálható munkáját. A meglepő alakú objektumról aztán kiderült, hogy egy olyan gázfelhő, melyet a tőle mintegy 70 ezer fényévre lévő IC 2497 katalógusjelű galaxis centrumában helyet foglaló kvazár sugárzása gerjeszt. Hanny van Arkel objektuma tehát nem más, mint a szóban forgó – egyébként a hozzánk legközelebbi – kvazár visszfénye (light echo). A galaxis és a gázfelhő becsült távolsága alapján 70 ezer évvel ezelőtt a kvazár még ereje teljében volt, azaz volt akkora luminozitása, hogy sugárzása fénylésre kényszerítse az adott távolságban lévő gázfelhőt.

A furcsa alakú zöld objektum egy gázfelhő, melynek fénylését a közelében található IC 2497 katalógusjelű galaxis centrumában lévő kvazár sugárzása gerjesztette. Az új vizsgálatok szerint a kvazár közben leállt, sugárzási intenzitása a jelenlegi elméletekkel nem összeegyeztethető gyorsasággal a korábbinak töredékére csökkent, ami azonban Hanny objektuma nélkül nem is derült volna ki.
[WIYN/William Keel/Anna Manning]

Kevin Schawinski (Yale University) és munkatársai 2009 és 2010 áprilisában a Suzaku és az XMM-Newton röntgenteleszkópokkal vizsgálták a kvazár sugárzását és azt találták, hogy jelenleg az legalább kettő, de valószínűleg inkább négy nagyságrenddel gyengébb, mint 70 ezer évvel ezelőtt. Ez viszont azt jelenti, hogy a kvazár – a környezetéből anyagot elnyelő szupernehéz fekete lyuk – valamikor az elmúlt 70 ezer év során "leállt", így Hanny objektuma tulajdonképpen az aktív életének végső, jól látható lenyomata. A közeljövőben, miután a kvazár nagyintenzitású sugárzásának utolsó fotonjai is elérik, a zöld gázfelhő valószínűleg el is fog halványulni.

A legközelebbi kvazár ilyen gyors elhalványulása azért érdekes, mert eddig azt gondolták, hogy ennek a folyamatnak az időskálája sokkal hosszabb, több millió év is eltelik a csúcsintenzitás elérése és a kvazár halála, azaz sugárzásának jelentős csökkenése között. Hanny objektuma azonban felhívta a figyelmet arra, hogy valószínűleg nem ez a helyzet, és az esete alapján talán a galaxisok és a központi fekete lyukak együttes fejlődéséről alkotott képünket is módosítani kell.

A röntgenintenzitás ilyen drasztikus és gyors csökkenését a fekete lyukba hulló anyag mennyiségének jelentős csökkenése – az üzemanyag elfogyása -, vagy az akkréciós állapotban beállt változás okozhatta, melyet a tömegbefogási korong instabilitásai indukálhatnak, hasonlóan a galaktikus röntgenkettősökhöz (XRB-k). Elképzelhető, hogy a szupernehéz fekete lyukak a röntgenkettősök ugyanolyan akkréciós fizika szerint működő nagytestvérei, és az IC 2497 esetében megfigyelt gyors intenzitáscsökkenés az akkréciós állapot XRB-k esetében rutinszerűen detektált változásának a megfelelője. Az analógia jogosságát alátámaszthatja a következő egyszerű számítás: A körülbelül 10 naptömegnyi XRB-k esetében a változás időskálája 1 óra. Ha ezt lineárisan felskálázzuk az IC 2497 központi fekete lyukának körülbelül 1 milliárd naptömege alapján, akkor 10 ezer év körüli értéket kapunk. Pontosabb, több paramétert figyelembe vevő számítások is éppen ezt a 10-100 ezer éves skálát adják ki. Gond azonban az, hogy a négy nagyságrendet felölelő intenzitáscsökkenés megkérdőjelezheti a direkt analógia jogosságát. Az XRB-k ekkora csökkenést ugyanis csak akkor mutatnak, amikor egy kitörés után a nyugalmi állapotba térnek vissza. Ennek karakterisztikus ideje 1 nap, amiből az előbb használt tömegértékekkel skálázva az IC 2497 esetében 280 ezer év adódna, ez viszont már szignifikánsan hosszabb annál, mint amit látunk. Ennek ellenére az akkréciós állapotban bekövetkező változás továbbra is egy lehetséges magyarázat, ha a paramétereket a fekete lyuk tömegével nem lineárisan skálázzuk.

Nem elképzelhetetlen azonban a "feltámadás", a most tapasztalt folyamat fordítottja sem, tehát az, hogy a jövőben hasonló időskálán az akkréció esetleg visszaáll majd egy magasabb luminozitást eredményező állapotba. Mivel az IC 2497 közel van hozzánk és a kvazár csillagászati időskálákon mérve gyakorlatilag most állt le, a galaxis jól tanulmányozható a kvazártól nem zavart állapotában, például vizsgálhatók annak nyomai, hogy a kvazár aktív fázisában milyen hatást gyakorolt kozmikus környezetére.

Az eredményeket részletező szakcikk az Astrophysical Journal Letters c. folyóiratban fog megjelenni.

Forrás:

Hozzászólás

hozzászólás