Gravitációs lencsézéssel fedezték fel az új típusú fekete lyukat

7939

Rekordot döntött egy új fekete lyuk; de nem azért, mert a legnagyobb lenne, vagy a legkisebb, hanem azért, mert éppen az eddig ismert tömegeloszlás közepén van. A nemrég felfedezett különleges objektum a fekete lyukak két populációja közötti hiányzó láncszem: a csillagokból létrejött kisebb fekete lyukak és a legtöbb galaxisban megtalálható, szuper nagytömegű fekete lyukak között.

A University of Melbourne és a Monash University kutatóinak együttműködésében bukkantak rá a körülbelül 50 ezer naptömegű, korábban csak feltételezett közepes tömegű fekete lyukak első, bízonyítottnak tűnő példányára. A felfedezést részletező publikáció a Nature Astronomy nemzetközi tudományos folyóiratban jelent meg. A tanulmány vezető szerzője, James Paynter elmondása szerint az eredményeik a szuper nagytömegű fekete lyukak keletkezésének megértéséhez is tartogathatnak információkat. Bár tudjuk, hogy a legtöbb galaxis középpontjában találunk ilyet, még nem teljesen tisztázott, hogy az Univerzum élettartama alatt hogyan nőhettek ekkorára.

Az új fekete lyukat egy gravitációsan lencsézett gamma-kitörés észlelésével fedezték fel, mely úgy hajlította meg a felvillanás fényét, hogy azt a Földön kétszer észlelték. (Forrás: Carl Knox, OzGrav)

Az új fekete lyukat egy gravitációsan lencsézett gamma-kitörés (Gamma Ray Burst, GRB) segítségével fedezték fel. Az egyébként teljesen más célra, a gravitációs hullámok felfedezéséhez kifejlesztett célszoftver segítségével 2769 egyedi gamma-villanás adatsorát átszűrték kettős jelek, gravitációs lencsézéssel keltett “visszhangokra” vadászva a CGRO BATSE-műszer archív katalógusában. Egy esetben, a GRB 950830 nagy időfelbontású adatsorában megtalálták a kincsvadászok jutalmát, a keresett jelalakot.

A rövid villanások során a forrás kettős neutroncsillag megsemmisül, így második jelet nem várunk. Ha ugyanazt a villanást még egyszer detektáljuk, bizonyos további jellemzők szintén megerősítik a gravitációs lencsehatás során fellépő kettős képet: a különböző energiájú fotonok pontosan ugyanolyan erősítést és ugyanakkora késleltetést élnek át. Szerencsére a BATSE-műszer részletes adatai ezeket a jellemzőket is egyértelműen mutatják: a második jelet, a gamma-villanás visszhangját tényleg egy közepes tömegű fekete lyuk hatása okozhatta, amely úgy hajlította meg a Föld felé tartó fény útját, hogy ugyanazt a felvillanást kétszer láttuk.

A GRB 950830 fénygörbéje a különböző energiájú gamma-fotonok sávjaiban (vörös: 20-60 keV; sárga 60-110 keV; zöld 110-320 keV; kék 320-2000 keV). Az alsó paneleken a felül látható legjobb illeszkedésű modellgörbék és a mérési pontok különbségei láthatók, megnyugtatóan sima szórással nulla körül (Paynter et al. 2021).

Az adatok modellezéséből a gravitációsan lencséző előtér-objektum tömegét is sikerült megbecsülni, ami kb. 50 ezer naptömegnek adódott (nagyjából 10 ezer naptömegnyi hibával). Ezzel az adattal akár egy gömbhalmaz is lehetett volna a lencséző objektum, ám a tanulmány szerzői meggyőzően cáfolják elméleti érvekkel a gömbhalmazzal történő értelmezést.

Eric Thrane, a tanulmány egyik társszerzőjének elmondása szerint a felfedezett fekete lyuk ősi ereklye is lehet, egy primordiális fekete lyuk, mely még az első csillagok és galaxisok kialakulása előtt jöhetett létre. Lehet, hogy ezek a korai fekete lyukak alkotják a ma galaxisok közepében látható, szupernagytömegű fekete lyukak magjait.

A gravitációs lencsézés technikájának egyik úttörője, Rachel Webster szerint a felfedezés más kutatók munkáját is segítheti. Az új fekete lyuk jelölt felhasználásával meg lehet becsülni az Univerzumban található, összes hasonló objektum mennyiségét. Számításaik szerint a Tejútrendszer közelében mintegy 46 000 hasonlóan közepes tömegű fekete lyuk lehet.

Forrás: University of Melbourne

Hozzászólás

hozzászólás