Halott csillag árulta el egy fekete lyuk forgási sebességét

7762

A fekete lyuk egyik legmeghatározóbb tulajdonsága a forgási sebessége. Ezt megbecsülni a fekete lyuk (pontosabban a körülötte keringő és végül elnyelésre ítélt forró gázanyag) röntgenspektruma alapján tudják, de a feladat nehéz, ezért ezidáig nagyjából 30 szupernehéz fekete lyuk forgási sebességét sikerült csak megállapítani. Dheeraj Pasham (MIT) és munkatársai 2019. január 9-én a Science tudományos folyóiratban tették közzé, hogy egy újabb szupernehéz fekete lyuk forgási sebességét mérték meg, azonban egy egészen új módszerrel.

A kutatók egy csillag erőszakos halálának, az árapályerők miatt bekövetkező szétszakadásának utófénylését használták fel a számításokhoz. Az úgynevezett árapály-katasztrófa során a csillagot egy szupernehéz fekete lyuk szakítja ketté. A csillag fele gyakorlatilag szétrepül, a többi részét elnyeli a fekete lyuk. A csillagászok szerint a galaxisok központi fekete lyukai tíz-százezer évente produkálnak árapály-katasztrófa eseményt, ami a jelenlegi észlelési lehetőségeinkkel számolva évente több tíz hasonló, megfigyelhető eseményt jelent.

Művészi ábrázolás egy szupernehéz fekete lyukat körülvevő forró gázról, amely elnyújtott foltnak látszik. Ahogy a korong röntgensugárzó területe kering a fekete lyuk körül, a jel periodikusan változik, így a csillagászok megbecsülhetik, milyen nagy a pályája, és milyen gyorsan forog a fekete lyuk. Forrás: NASA / CXC / M. Weiss

A kutatásban elemzett árapály-katasztrófát 2014 novemberében fedezték fel. Az ASASSN-14li jelzéssel ellátott esemény az egyik legközelebbi és legalaposabban tanulmányozott árapály-katasztrófa. Segítségével több feltételezett jelenséget sikerült megerősíteni, így a forró akkréciós (anyagbefogási) korong meglétét, valamint azt, hogy az esemény során anyagkilökődés is történik.

A jóval kisebb fekete lyukaknál, amelyek tömege csak néhányszor nagyobb, mint a Napé, a csillagászok észleltek már ismétlődő felvillanásokat az akkréciós korongban, amikor egy gázfelhő hirtelen ráhullott a korongra. Pasham csapata ehhez hasonló, úgynevezett kvázi-periodikus oszcillációkat keresett az ASASSN-14li röntgensugárzásában. Amikor a kutatók átnézték a NASA Chandra és Swift űrteleszkópja, valamint az Európai Űrügynökség XMM-Newton űrtávcsöve archív adatait, egy fényes, 131 másodpercenként ismétlődő periodikus jelet fedeztek fel. A jel meglepően hosszú ideig, legalább 450 napon át jelentkezett, ami Pasham szerint „igazán bizarr”.

A kutató szerint az, hogy a jel több mint egy évig kitart, arra utal, hogy a fekete lyuk körül keringő anyagtól származik. A csapat feltételezte, hogy a fénylő gáz olyan közel kering a fekete lyuk körül, amilyen közel csak lehetséges az eseményhorizont átlépése nélkül. A fekete lyuk becsült tömegének alapján kiszámították, hogy milyen szűk lehet ez a pálya. Kiderült, hogy ahhoz, hogy a gáz a felfényesedések frekvenciájának megfelelő közelségben keringjen, a fekete lyuknak nagyon gyorsan kell forognia.

A grafikon a szupernehéz fekete lyukak forgási sebességét mutatja a 2018 májusa óta publikált adatok alapján. Csak a gázt elnyelő fekete lyukak forgási sebességét mérhetjük meg, az inaktív állapotban lévőkét nem. Forrás: Laura Brenneman

A becslések szerint a fekete lyuk forgási sebessége legalább a lehetséges maximum 70 százaléka, vagyis a kerületi sebesség a fénysebesség 50 százaléka. Ez az érték egybeesik a többi szupernehéz fekete lyuk korábban megmért forgási sebességével. Az ASASSN-14li a második megfigyelt, periodikus fényesedést mutató árapály-katasztrófa. Az első, a SwiftJ1644+57 a felfedezése után csak néhány hétig tartott ki. Jon Miller, a tanulmány társszerzője szerint a 2031-ben útnak induló európai Athena röntgentávcső segítségével még többet tudhatunk majd meg ezekről a jelenségekről.

Forrás: https://www.skyandtelescope.com/astronomy-news/annihilated-star-clock-black-hole-spin/

Hozzászólás

hozzászólás