Két szupermasszív fekete lyuk egy fényéven belül?

750

A nagy galaxisok központjában helyet foglaló nagytömegű fekete lyukak léte és az összeolvadás galaxisképződésben feltételezett fontos szerepe együttesen azt sugallják, hogy ezen objektumoknak párban is gyakran kell előfordulniuk. Todd Boroson és Tod Lauer (NOAO, Tucson, Arizona) szerint az SDSS J153636.22+044127.0 katalógusjelű kvazár is éppen egy ilyen párosra példa, melynek azonban az eddig felfedezett hasonló objektumokon túlmutató különlegessége, hogy a tagok távolsága nagyon kicsi, mindössze 0,1 parszek (kb. egyharmad fényév) körüli, keringési periódusa pedig mintegy 100 év lehet. A kisebbik komponens tömege a Napénak mintegy 20 milliószorosa, a nagyobbiké ennek 40-szerese. A szubparszekes pályamérettel az SDSS J153636.22+044127.0 az elméletileg már megjósolt, közvetlenül összeolvadás előtti objektumok első azonosított képviselője lehet.

Az NGC 6240 példa a centrumukban szupermasszív fekete lyukakból álló kettőst tartalmazó galaxisokra. A kompozit képet a Chandra röntgenteleszkóp és a Hubble Űrteleszkóp felvételeiből montírozták össze. A kék színnel kiemelt röntgensugárzás jelöli az óriási fekete lyukakból álló párt.
[NASA/Max Planck Institute for Extraterrestrial Physics]

A jelöltre a kutatók több mint 17000 kvazár színképét átvizsgálva bukkantak. Az SDSS (Sloan Digital Sky Survey) felmérés kvazárkatalógusának 5. kiadásából (QC5) kiválasztottak minden olyan objektumot, melynek vöröseltolódása 0,7-nél kisebb, s hozzávették még azokat is, melyeket az adatbázis végső kiadása (DR7) számára észlelt objektumok közül kvazárként azonosítottak, s melyek vöröseltolódása szintén kisebb, mint 0,70. Az óriási mintában mindössze két olyan objektum található, melynek spektrumában különböző vöröseltolódású színképvonalcsoportok észlelhetők. Az egyik az SDSS J092712.65+294344.0 katalógusjelű, melynek színképében két, keskeny emissziós vonalakból álló alrendszer azonosítható 2650 km/s-os sebesség-különbséggel, míg a másik az SDSS J153636.22+044127.0 katalógusjelű, melynél három vonalcsoport van, ezek közül kettő széles emissziós vonalakat, a harmadik pedig keskeny abszorpciós vonalakat tartalmaz.

Utóbbi kvazárban a nagyobb, z=0,3889 vöröseltolódású vonalcsoport a hidrogén Balmer-sorozatának széles emissziós vonalaiból (Hα, Hβ, Hγ) és a kis vöröseltolódású kvazárokra jellemző keskeny vonalakból áll (‘r-rendszer’). A kisebb, z=0,3727 vöröseltolódású vonalsorozat szintén tartalmazza a széles Hα és Hβ vonalakat, illetve az ionizált vas (FeII) széles emissziós vonalait, de nincsenek benne keskeny vonalak (‘b-rendszer’). A keskeny, erős abszorpciós vonalakból álló harmadik rendszer vöröseltolódása a két főrendszer közé esik (z=0,38783), s hat, nem feloldott profilú vonalat tartalmaz (‘a-rendszer’). Borosonék szerint az r-rendszer tipikusnak mondható, a b- és az a-rendszer azonban olyan szokatlan tulajdonságokkal bír (például a keskeny vagy tiltott emissziós vonalak, illetve a gazdagalaxis csillagaitól származó abszorpció hiánya), ami az ismert kvazárok között egyedivé teszi az objektumot.

Az SDSS J153636.22+044127.0 katalógusjelű kvazár spektrumának részlete. A színképben három, különböző színnel jelölt vonalcsoport azonosítható, melyeknek eltérő a vöröseltolódásuk.
[Boronson és Lauer]

Ha az r- és a b-rendszer emissziós vonalai ugyanazon galaxisban található szupernehéz fekete lyukak körüli területeken gerjesztődnek, akkor erre a legegyszerűbb modell a fekete lyukak gravitációsan kötött kettőse. A kutatók a komponensek tömegét a Hβ vonal félértékszélességéből becsülték, míg a kettős egyéb paraméterei természetesen az ismeretlen geometriai tényezőktől függenek. A térben véletlen állású körpályát feltételezve az ebből származtatható 45°-os projekciós szög eredményeként V~6·103 km/s körsebesség, illetve R~3·1017 cm (~0,1 parszek) pályaméret és T~100 év keringési idő adódik. A látóirányba eső vetületi korrekciós faktor figyelmen kívül hagyásával R~9·1017 cm és T~500 év a felső határok.

Nem feledkezhetünk el azonban arról a lehetőségről sem, hogy valójában két, véletlenül egy irányban látszó kvazárról van szó. A szerzők számításai szerint ennek esélye körülbelül 3,2·10-3. Ezt a lehetőséget leginkább – igaz, hogy csak tapasztalati alapon – a keskeny vonalak b-rendszerbeli hiánya cáfolja. További észlelésekkel a szoros kettősség megerősíthető vagy elvethető. Nagyfelbontású direkt felvételek kizárhatják ezt a modellt, míg évekre kiterjedő monitorozás során esetleg detektálhatók a pályamozgásban bekövetkező változások. Boronsonék számításai szerint a b-rendszer sebessége évente 100 km/s-mal változik, ami adott esetben minden további nélkül rövid idő alatt kimutatható.

Az eredményeket részletező szakcikk a Nature folyóiratban fog megjelenni.

Forrás:

Hozzászólás

hozzászólás