Először “látjuk” két gigászi fekete lyuk egymás körüli keringését!

4031

A két aktív galaxismag csupán 24 fényév távolságban kering egymás körül, elmozdulásukat bő évtizednyi, igen finom felbontású rádióinterferométeres méréssorozattal sikerült kimutatni.

A tőlünk mintegy 750 millió fényévnyi távolságban levő 0402+379 jelű elliptikus galaxis magjáról 1995 óta léteznek nagy felbontású rádiómérések. Ezeket nagyon hosszú bázisvonalú interferométeres (VLBI) technikával készítik. Ilyenkor az egymástól akár több ezer km-es távolságban elhelyezkedő rádióteleszkópok összehangolt megfigyeléseket végeznek, hogy egy olyan nagy képzeletbeli rádióteleszkópot szimuláljanak, mint az antennák közötti legnagyobb távolság (a leghosszabb bázisvonal). A tíz egyforma, 25 m-es átmérőjű antennából álló amerikai hálózat, a VLBA (Very Long Baseline Array) mérései alapján először 2006-ban vetette fel a Cristina Rodriguez vezette kutatócsoport, hogy a 0402+379 rádiószerkezete úgy lenne a legjobban magyarázható, ha két, egymáshoz közeli, egyaránt aktív galaxismagot tételeznek fel.

Nem méretarányos fantáziakép a két egymáshoz közeli, a környezetéből anyagot befogó fekete lyukról. (Josh Valenzuela / University of New Mexico)

Az aktív galaxismagok szívében egy szupernagy (akár több milliónyi vagy milliárdnyi naptömegű) fekete lyuk található. Nagy sugárzási teljesítményüket a környezetükből befogott anyagból nyerik. Az anyag egy része a mágneses térben a fényéhez közeli sebességre felgyorsított, a forgástengely mentén kidobódó plazma. E nyalábok intenzív rádiósugárzását lehet megfigyelni a VLBI hálózatokkal.

A kettősnek tűnő 0402+379 újabb, 2009-ben és 2015-ben négy különböző frekvencián végzett VLBA megfigyelései, valamint a régebbiek újrafeldolgozása nyomán nemrég Karishma Bansal vezetésével érdekes új eredményt tettek közzé. A technika igen finom felbontásának köszönhetően most először sikerült megmérni a párost alkotó két galaxismag relatív elmozdulását. Feltételezve, hogy ez valóban a pálya menti mozgásnak felel meg, megbecsülték, hogy a keringési periódusuk nagyjából 30 ezer év lehet, a két fekete lyuk össztömege pedig mintegy 15 milliárd naptömeg.

A 0402+379 jelű kettős rádiósugárzó aktív galaxismag nagy felbontású 2015-os rádióképei a VLBA hálózatával, 5, 8, 15 és 22 GHz frekvenciákon készültek. A C1 és C2 a két aktív galaxismagot jelöli, amelyek a jelek szerint közös tömegközéppont körül, mintegy 30 ezer éves periódussal keringenek. (Bansal et al. 2017)

Tudjuk, hogy a galaxisok fejlődéstörténetük során ütközések, összeolvadások sorozatán keresztül növekedhetnek egyre nagyobbra. Mivel a legtöbb galaxisnak a közepén található szupernagy tömegű fekete lyuk, a kettős fekete lyukak létezése természetes következménye kell legyen a galaxisok összeolvadásának. Bármilyen szokványosak lehetnek is az ilyenek szerte az Univerzumban, mégis közvetlen megfigyelésekkel nagyon nehéz egyértelmű példákat találni kettős galaxismagokra. Egyrészt a feketelyuk-páros mindkét tagjának aktív anyagbefogási fázisban kell lennie ahhoz, hogy azonos időben feltűnőek legyenek az égen, másrészt nagyon jó felbontást kell tudni elérni a műszereinkkel, hogy megkülönböztethessünk két ilyen objektumot. Nem véletlen, hogy a VLBI technikával tanulmányozott több mint 3000 fényes rádiósugárzó aktív galaxismag archív megfigyeléseinek átvizsgálása után 2011-ben Sarah Burke-Spolaor is csak egyetlen ilyen párost talált: épp a már korábban felfedezett 0402+379 jelű galaxist. Bár ismerünk néhány olyan kettős aktív magot, amelynek komponensei pár száz vagy ezer fényév távolságban vannak egymástól, már a kimutatásuk sem egyszerű, nemhogy a pálya menti mozgásuk detektálása. Ehhez nyilván minél szorosabb – de képalkotással még felbontható – kettősre van szükség, ahol a keringés gyorsabban zajlik – mint a 0402+379 esetében is. A mostani izgalmas eredmény egyúttal újabb lökést adhat a hasonló objektumok utáni kutatásnak.

Jóval a galaxisok összeolvadása után, kellő idő elteltével maguk a galaxismagokat alkotó fekete lyukak is egyre közelebb kerülnek egymáshoz, mígnem végül egyesülnek. A jelenség intenzív gravitációshullám-kibocsátással jár. A 0402+379 esetében erre még valószínűleg hosszú évmilliókig kellene várnunk. A feltételezett 30 ezer éves keringési periódushoz képest eltörpül az a jó évtizednyi mérési idő, ami alapján a mostani eredmény született, így a folytatódó VLBI megfigyeléseknek fontos szerepe lesz abban, hogy a kettős relatív mozgását megerősítsék, valamint hogy a pályára és a tömegekre vonatkozó, most még bizonytalan becsléseket pontosítsák a jövőben.

Forrás:

Hozzászólás

hozzászólás