Tízezer év múlva összeolvadó feketelyuk-párost rejthet egy távoli aktív galaxis szíve

2774

Egy kutatócsoport felfedezett egy szupernagy tömegű feketelyuk-kettőst, amelynek tagjai kétévente kerülik meg egymást.

Művészi illusztráció két, egymás körül keringő szupernagy tömegű fekete lyukról. A nagyobbik anyagsugarat bocsát ki, amelynek látszólagos fényessége változik, ahogy a két fekete lyuk egymás körül kering. (Forrás: Caltech/R. Hurt (IPAC))

Két, összeolvadni készülő, szupernagy tömegű fekete lyukat talált egy kutatócsoport. Ez a második alkalom, hogy sikerült ilyen szoros kozmikus tangót megfigyelnünk: az új páros még szorosabban fonódik össze, mint az első, így egyedülálló betekintést nyújt az ehhez hasonló összeolvadásokba.

A most felfedezett fekete lyukak 9 milliárd fényévre vannak tőlünk, és egy távoli galaxis szívében helyezkednek el. Ahogy az egyik halad a környező anyagban, rádiójetet bocsát ki, ami történetesen éppen a Föld felé mutat. Az ehhez hasonló, blazároknak nevezett galaxismagok olyanok, mint a szalmaláng: véletlenszerűen fellobbannak, majd kihunynak.

A kutatócsoport tagja, Anthony Readhead (Caltech) 2008-ban szokatlan jelenséget fedezett fel a PKS 2131-021 jelű blazárral kapcsolatban. „Nem csak hogy periodikusan, de szinuszosan változott.” – mondja Readhead. Más szóval a fényessége egy hullámmintát követett, amely néhány évente ismétlődött.

Ha ez a minta valóban szabályos, és nem csak a blazár változásainak véletlen egybeesését láttuk, akkor hosszú ideig fenn kell maradnia. A kutatócsoportnak több évtizednyi adatra lenne szüksége, hogy a mintázatot megerősítse, ezért inkább a régi adatokban keresgéltek tovább.

Először 1980-as megfigyelésekhez sikerült hozzájutniuk. Ezután csatlakozott a csapathoz egy hallgató, Sandra O’Neill (Caltech), aki eredetileg kémia szakos volt, de felvette a csillagászatot is, hogy lefoglalja magát a világjárvány idején. O’Neill régebbi megfigyeléseket is talált, a Haystack Obszervatórium 1975 és 1983 közötti adatait. Kiderült, hogy 1976-ban volt egy csúcs a blazár fényességében, ahogy azt a szinuszos hullámminta is megjósolja. A kutatás eredményeit az Astrophysical Journal Letters című lapban tették közzé.

Művészi animáció egy szupernagy tömegű fekete lyukról, amelyet egy forgó gáz- és porkorong vesz körül. A fekete lyuk relativisztikus jetet, egy közel fénysebességű sugárnyalábot lövell ki. (Forrás: Caltech/R. Hurt (IPAC))

A fényességben tapasztalt szabályos csúcsok okát nem ismerték fel azonnal, de Roger Blandford (Stanford University) megkísérelte modellezni a mögötte rejlő fizikai folyamatokat. Arra jutott, hogy a mintázatot egy másik fekete lyuk jelenléte magyarázhatja: a jet fényességváltozásai megfelelnek egy feketelyuk-kettős periódusának. „Roger előtt senki sem gondolta, hogy egy relativisztikus jetet kibocsátó bináris így nézhet ki.” – mondja Readhead.

A szinuszos fényességváltozás arra utal, hogy két szupernagy tömegű fekete lyuk kerüli meg egymást kétévente, távolságuk pedig a Nap és a Pluto távolságának körülbelül 50-szerese. Az egyetlen, korábban felfedezett, ehhez hasonló kettős, az OJ 287 tagjainak kilenc évbe telik megkerülniük egymást.

A PKS 2131-02 jelű kvazár 45 évet átölelő, három megfigyelés során gyűjtött rádiócsillagászati adatai: az Owens-völgyi Rádiócsillagászati Obszervatórium (OVRO) adatai kékkel, a Michigani Egyetem Rádiócsillagászati Obszervatóriumának (UMRAO) adatai barnával, a Haystack Obszervatórium adatai pedig zölddel vannak jelölve. Az adatok egy egyszerű, az ábrán kék színnel rajzolt szinuszhullámnak felelnek meg. (Forrás: Tony Readhead / Caltech)

A két fekete lyuk olyan közel van egymáshoz a PKS 2131-021 szívében, hogy nagyjából 10 ezer éven belül össze fognak ütközni – csillagászati szempontból egy szempillantás múlva. Eközben hatalmas mennyiségű energiát fognak a Világegyetem szövetét fodrozó gravitációs hullámok formájában kibocsátani.

A LIGO, a Virgo és a KAGRA obszervatóriumokkal eddig érzékelt gravitációs hullámok sokkal kisebb fekete lyukak összeolvadásából származnak. Ezek tömege több tíztől több száz naptömegig terjed. A PKS 2131-021 szupernagy tömegű fekete lyukjai akár több százmillió naptömeggel is bírhatnak, és túl alacsony frekvenciájú gravitációs hullámokat keltenek ahhoz, hogy ezek a detektorok érzékeljék őket. A pulzáridőzítési hálózatokkal viszont megtalálhatjuk ezeket a jeleket.

Davide Gerosa (University of Milan-Bicocca), aki nem vett részt a kutatásban, izgatottan olvasott a felfedezésről. „A szupernagy tömegű feketelyuk-kettősök elvileg gyakoriak, de nagyon nehéz észrevenni őket.” – mondja. „Régóta nem találtunk esélyes jelöltet, és ez éppen az.”

A kutatócsoport tagja, Sebastian Kiehlmann (Max Planck Institute for Radio Astronomy) úgy gondolja, hogy ez csak a kezdet. „Tanulmányunk felvázolja, miképpen találhatjuk meg ezeket a blazárkettősöket a jövőben.”

Forrás: Sky & Telescope

Hozzászólás

hozzászólás