Különleges fekete lyukat találtak egy szomszédos galaxisban

5603

A csillagászok felfedeztek egy fekete lyukat, ami nem hasonlít a többihez. A százezer naptömegű égitest kisebb, mint a galaxisok központjában eddig talált fekete lyukak, de nagyobb, mint azok, amelyek csillagok felrobbanásakor születnek. Így ez az egyetlen megerősített közepes tömegű fekete lyuk, egy olyan objektum, amelyet a csillagászok régóta keresnek.

„Nagyon jó észleléseink vannak a legnagyobb csillagtömegű fekete lyukakról, amelyek a Napnál százszor nagyobbak is lehetnek, és szupernagy tömegű fekete lyukakról galaxisok központjában, amelyek több milliószor nagyobbak a Napnál, de olyanokról, amelyek a kettő között vannak, egy sincs. Ez a rés széles.” – mondta Anil Seth (University of Utah), a The Astrophysical Journal című lapban megjelent tanulmány társszerzője. „A felfedezés kitölti ezt a rést.”

A fekete lyuk a B023-G078 jelű hatalmas csillaghalmazban rejtőzik, amely a hozzánk legközelebbi szomszédos galaxisban, az Andromedában (M31) található. A régóta gömbhalmaznak hitt csillagcsoportosulásról a kutatók azt állítják, hogy valójában egy lecsupaszított galaxismag. Ezek kis galaxisok maradványai, amelyek beolvadtak egy nagyobba, és külső csillagaikat a gravitációs erők leszakították róluk. Ami ilyenkor hátramarad, az egy apró, sűrű mag, amely a nagyobb galaxis körül kering, és a központjában fekete lyuk van.

„Korábban hatalmas, lecsupaszított galaxismagokban már találtunk nagy tömegű fekete lyukakat, amelyek jóval nagyobbak voltak, mint a B023-G078. Tudtuk, hogy a kisebb tömegű lecsupaszított galaxismagokban kell lenniük kisebb fekete lyukaknak, de közvetlen bizonyítékot nem találtunk.” – mondta a szakcikk vezető szerzője, Renuka Pechetti (Liverpool John Moores University). „Szerintem elég egyértelmű, hogy végre megtaláltuk az egyik ilyen objektumot.”

Balra: az M31 nagy látószögű képe, a kiemelésen pedig a B023-F078, ahol a fekete lyukat találták. (Forrás: Éder Iván, HST ACS/HRC)

A B023-G078-at nagy tömegű gömbhalmaznak gondolták – olyan gömb alakú csillagcsoportosulásnak, amelyben a csillagokat a gravitáció szorosan köti egymáshoz. Csupán egyetlen észlelést rögzítettek róla, amely alapján a teljes tömege nagyjából 6,2 millió naptömeg, de Seth mégis évekig úgy érezte, hogy itt valami másról van szó.

„Tudtam, hogy a B023-G078 az egyik legnagyobb tömegű objektum az Andromedában, és úgy gondoltam, hogy talán egy lecsupaszított galaxismag lehet. De a bizonyításhoz adatokra volt szükségünk. A legkülönbözőbb távcsövekre pályáztunk távcsőidőt sok-sok éven át, de sosem kaptuk meg.” – mondta Seth. „Amikor 2014-ben felfedeztünk egy szupernagy tömegű fekete lyukat egy lecsupaszított galaxismagban, a Gemini Obszervatórium lehetőséget adott, hogy vizsgáljuk a témát.”

A Gemini Obszervatórium új adatai és a Hubble Űrtávcső képei alapján Pechetti és Seth kutatócsoportja kiszámolta, mennyi anyag oszlik el az objektumban. Minden gömbhalmaznak jellegzetes fényességprofilja van, ami a központban ugyanolyan, mint a külső régiókban. A B023-G078 azonban más. A profil a halmaz széle felé ellaposodik. A csillagok kémiai összetétele is változik: a központban lévő csillagokban több a nehéz elem, mint a halmaz szélén lévőkben.

„A gömbhalmazok alapvetően egyidőben alakulnak ki. Ezzel szemben a lecsupaszított galaxismagoknak ismétlődő képződési időszakaik lehetnek, amikor a gáz a galaxis központjába áramlik, és csillagokat képez. A gravitációs erők más halmazokat is behúzhatnak a központba.” – mondta Seth. „Ez egyfajta hulladéklerakó egy csomó különféle anyag számára. Épp ezért a lecsupaszított galaxismagokban lévő csillagok bonyolultabbak, mint a gömbhalmazok csillagai. Ezt láttuk a B023-G078-nál.”

A kutatók kiszámították, hogy az objektum tömegeloszlásának függvényében az egyes csillagoknak milyen gyorsan kellene mozogniuk a halmazon belül, majd az eredményeket összehasonlították a mérési adatokkal. A leggyorsabb csillagok a központ körül keringenek. A fekete lyuk nélküli modellben a központ közelében lévő csillagok túl lassúak voltak a megfigyelésekhez képest. Amikor hozzáadták a modellhez a fekete lyukat, akkor érték el a csillagok az adatokkal megegyező sebességet. A fekete lyuk további bizonyíték arra, hogy az objektum egy lecsupaszított galaxismag.

„Az általunk kapott csillagsebességek közvetlen bizonyítékot adnak arra, hogy a központban van valamiféle sötét tömeg.” – mondta Pechetti. „Egy gömbhalmazban nem alakul ki könnyen nagy tömegű fekete lyuk. Ha azonban ez egy lecsupaszított galaxismag, akkor ott már kell lennie egy fekete lyuknak, amely a nagyobb galaxisba zuhant kis galaxis része volt.”

A kutatók remélik, hogy további lecsupaszított galaxismagokat is vizsgálhatnak majd, amelyekben találhatnak közepes tömegű fekete lyukakat. Ez jó lehetőség lenne a kis tömegű galaxisokban lévő fekete lyukak, valamint a galaxisok fejlődésének megismerésére.

„Tudjuk, hogy a nagy galaxisok általában kisebb galaxisok összeolvadásával jönnek létre, de ezek a lecsupaszított galaxismagok lehetővé teszik, hogy feltárjuk a múltbeli kölcsönhatások részleteit.” – mondta Seth.

Forrás: University of Utah

Hozzászólás

hozzászólás