A közepes tömegű fekete lyukakat nem könnyű megtalálni, de egy új tanulmány szerint a Világegyetem sűrű csillaghalmazainak központjában érdemes lehet kutatni utánuk. Az Astrophysical Journal című lapban megjelent tanulmány fényt derít arra, hogy mikor, hol és hogyan alakulhatnak ki a száz és százezer naptömeg közötti fekete lyukak.
„A fekete lyukak asztrofizikájában jelenleg az egyik legnagyobb kérdés, hogy miképpen alakulnak ki a csillagtömeg és a szupernagy tömeg közötti mérettartományba eső fekete lyukak.” – mondta Vivienne Baldassare (Washington State University), a tanulmány vezető szerzője. „A kialakulásukkal kapcsolatos elméletek nagyrészt azon alapulnak, hogy csak a nagyon korai Világegyetemben találtak ilyeneket. Le akartunk tesztelni egy másik elméletet, amely szerint bármikor létrejöhetnek az igazán sűrű csillaghalmazokban.”
A csillagászok évtizedeken át észleltek kisebb, néhány naptömegű fekete lyukakat és több millió-milliárd naptömegű gigantikus példányokat is, de a két mérettartomány közötti hiányzó láncszemet nem találták. A közepes vagy nagy tömegű fekete lyukak létezése sokáig csak elmélet volt. Megtalálni azért nem volt könnyű őket, mert az általuk elnyelt objektumok által kibocsátott fényt nehéz érzékelni. A kutatók ezért a világ legjobb röntgentávcsövével, a Chandra röntgenobszervatóriummal kutattak fekete lyukak röntgennyomai után 108 különböző galaxisban a mag-csillaghalmazokban (Nuclear Star Cluster, NSC).
„A Chandra a világ egyetlen olyan műszere, amely képes erre a feladatra.” – mondta Baldassare. „Képes pontosan meghatározni a röntgenforrások helyét, ami akkor fontos, amikor fekete lyukak jeleit keressük a nagyon kompakt mag-csillaghalmazokban.”
A mag-csillaghalmazok a legtöbb kis méretű vagy kis tömegű galaxisban megtalálhatók. Ezek a legsűrűbb ismert csillagkörnyezetek. Korábbi kutatások során már azonosították fekete lyukak jelenlétét a mag-csillaghalmazokban, de nagyon keveset tudunk azokról a tulajdonságokról, amelyek elősegítik fekete lyukak kialakulását ezekben a régiókban.
Baldassare és munkatársai elemzése kimutatta, hogy egy bizonyos tömeg- és sűrűségküszöböt meghaladó mag-csillaghalmazok kétszer annyi, fekete lyukat jelző röntgensugárzást bocsátanak ki, mint a küszöb alattiak. Tanulmányukban az első olyan megfigyelési bizonyítékkal szolgálnak, amely azt az elméletet támasztja alá, hogy a mag-csillaghalmazokban kialakulhatnak közepes tömegű fekete lyukak.
„Ez alapvetően azt jelenti, hogy a kellően nagy tömegű és kis méretű csillaghalmazokban kialakulhatnak fekete lyukak.” – mondta Baldassare. „Ez azért izgalmas, mert arra számítunk, hogy ezek között a fekete lyukak között sok olyan van, amely a szupernagy tömegű és a csillagtömegű fekete lyukak közötti kategóriába tartozik. A létezésükre nagyon kevés bizonyíték van.”
A tanulmány nem csak arról ír, hogy közepes tömegű fekete lyukak kialakulhatnak mag-csillaghalmazokban, hanem arról is, hogy bármikor létrejöhetnek, és nem csak a Világegyetem első néhány milliárd évében volt erre esélyük.
„Az egyik uralkodó elmélet szerint a nagy tömegű fekete lyukak csak a korai Világegyetemben keletkezhettek, amikor még minden sűrűbb volt.” – mondta Baldassare. „A kutatásunk alapján inkább arra gondolunk, hogy a nagy tömegű fekete lyukaknak nem feltétlenül kellett a korai Univerzumban kialakulniuk, hanem létrejöhettek a megfelelő környezetekben végig a kozmikus időskálán.”
A kutatók további adatgyűjtést terveznek a mag-csillaghalmazokról a Chandra segítségével azzal a céllal, hogy többet tudjanak meg a nagy tömegű fekete lyukak születéséről.
Forrás: ScienceDaily
