2016.01.08. - Ismétlődő mintázatok egy feketelyuk-kettős gyors fényváltozásaiban

Tordai Tamás magyar amatőrcsillagász is részt vett egy hosszú idő után újra kitörést produkáló feketelyuk-kettős megfigyelés-sorozatában, amelynek érdekes eredményeit egy Nature-cikkben foglalták össze!

A fekete lyukak a modern tudomány legizgalmasabb objektumai közé tartoznak. Természetükből adódóan megfigyelésük csak közvetett módszerekkel lehetséges, a környezetükre gyakorolt gravitációs hatásuk révén, vagy például kettős rendszerekben a kísérő csillag táplálta akkréciós korong által kibocsátott sugárzás intenzitásváltozásainak mérésén keresztül. A tömegátadási folyamat során a fekete lyukba spirálozó anyagból nagy mennyiségű energia szabadul fel, ami az elektromágneses spektrum tipikusan röntgen- és gammatartományában megfigyelhető hirtelen fluxusnövekedéssel, felfényléssel – kitöréssel - jár. Ilyen rendszer – feketelyuk-kettős – a V404 Cyg is, amelyet 2015. júniusában bekövetkezett kitörése során Mariko Kimura (Kyoto University) vezetésével észlelt egy nemzetközi kutatócsoport, amelynek Tordai Tamás (Magyar Csillagászati Egyesület) is tagja volt.

A V404 Cyg 2015. júniusi kitörését mutató, az Integral műhold IBIS műszerével készült felvételpár. A bal oldali, kitörés előtt rögzített képen lila kereszt jelöli a V404 Cyg helyét.
[ESA/Integral/IBIS/ISDC]

A V404 Cyg-t 1938-ban fedezték fel, majd 1989-ben detektálták újra a GINGA műhold műszerei. Kettős rendszer, amelyet egy 9 naptömegű fekete lyuk és egy, a Napunknál valamivel kisebb tömegű csillag alkot. Hozzávetőlegesen 7800 fényévre van tőlünk, így a főkomponens az egyik legközelebbi fekete lyuk. 26 évvel az 1989-es kitörés után, 2015. június 15-én a SWIFT/Burst Alert Telescope (BAT) jelezte a röntgenfluxus hirtelen emelkedését, majd egy nappal később a Monitor of All-sky X-ray Image (MAXI) műszerei is megerősítették. Az első riasztást követően elindult egy globális, földrészeken és időzónákon átívelő fotometriai észlelőakció, amelyben a SWIFT röntgenműhold adatai mellett a VSNET (Variable Star NETwork) keretében közreműködő obszervatóriumok és észlelőhelyek többszín-fotometriai adatait, valamint a TAOS (Taiwanese-American Occultation Survey) közvetlenül a kitörés után készült méréseit is felhasználták.

Fantáziarajz egy feketelyuk-kettősről.
[ESA/ATG medialab]

Az észlelt gyors és nagy amplitúdójú változások 100 másodperctől 2,5 óráig terjedő időskálán ismétlődő szabályos mintázatokat mutattak. Hasonló ismétlődő fényességváltozásokat eddig csak a röntgentartományban észleltek feketelyuk-kettősöknél, optikai hullámhosszakon nem. Az egyidejűleg készült röntgen- és optikai adatok közötti általában jó korreláció arra utal, hogy ugyanaz a jelenség áll a fényváltozások mögött. Az adatok spektrálanalízise azt mutatja, hogy a tapasztalt hirtelen és mély elhalványodások – a fénygörbén tapasztalható mély lemerülések – nem az akkréciós korong által okozott abszorpció következményei. A rövid időskálájú fluktuációk közvetlenül tükrözik az akkréciós korong vagy annak csomósodásai által keltett sugárzás változásait. A V404 Cyg megfigyelt optikai polarizációja nem mutatott szignifikáns változásokat, így szinkrotronsugárzás sem lehet a fényváltozások eredete. A látható tartománybeli fluxus valószínűleg a röntgensugárzás koronganyag általi elnyelése, majd hosszabb hullámhosszakon történő újbóli kibocsátásának következménye.

Rövid periódusú, nagy amplitúdójú, ismétlődő változások a V404 Cyg optikai fénygörbéjén a 2015. júniusi kitörés során.
[Kimura és mtsai, 2016]

A megfigyelt ismétlődő változások alapján a tömegátadási ütem legalább tízszer kisebb lehet, mint ahogyan azt korábban gondoltuk. Ez azt mutatja, hogy nem az akkréciós ráta mértéke a kritikus tényező a belső korong-instabilitás szempontjából, hanem sokkal inkább a rendszer keringési periódusának hossza.

Az eredményeket részletező szakcikk a Nature magazinban jelent meg.

Forrás:

• Nature 2016.01.07.