2010.08.02. - Hipersebességre lendített a központi fekete lyuk

Százmillió évvel ezelőtt egy hármas csillagrendszer túl közel került a Galaxis centrumában helyet foglaló szupernehéz fekete lyukhoz, amely az egyik komponenst elnyelte, a másik kettőt pedig kilendítette a Tejútrendszerből.

A Hubble Űrteleszkóp észlelései alapján a HE 0437-5439 katalógusjelű ún. hipersebességű csillag a Tejútrendszer középpontjából indult el hosszú útjára, melyen jelenleg óriási, óránként 2,5 millió km-es sebességgel halad, ami mintegy háromszorosa a Nap galaktikus centrum körüli keringési sebességének. A 2005 óta felfedezett 16 hasonló csillag mindegyikéről azt gondolták, hogy jelenlegi pályájának kezdőpontja csillagvárosunk középpontja, de a HE 0437-5439 az első, melynek esetében ez bizonyítást is nyert, Warren Brown (Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics) szerint a csillag jelenlegi mozgásiránya egyértelműen ezt jelzi. A hipersebességű csillagok - a 16 közül 14, köztük az első felfedezése szintén Brown nevéhez fűződik - nagyon ritkák, a Galaxis minden 100 millió csillaga közül egy ilyen, ennek ellenére Oleg Gnedin (University of Michigan) szerint jelentős szerepük lehet például a sötét anyag tejútrendszerbeli eloszlásának feltérképezésében. A Hubble adatainak elemzésével Brown és Gnedin kiszámolták, hogy a csillagnak milyen sebességgel kellett a centrumból indulnia, hogy elérhesse jelenlegi pozícióját. Az eredmények szerint sebessége még most is kétszerese a galaktikus szökési sebességnek, ilyen gyorsan mozgó normál csillag pedig nincs, tehát valami egzotikus dolognak kellett történnie mintegy 100 millió évvel ezelőtt.

Fantáziarajz a Galaxis centrumából kidobódott HE 0437-5439 csillagról. A kutatócsoport a csillag pozícióját a Hubble ACS (Advanced Camera for Surveys) műszerével 2006-ban és 2009-ben rögzített képek alapján mérte. A két helyzet között mindössze 0,04 pixel eltérés volt, ezért a mérést a Földről valószínűleg el sem lehetett volna végezni. A pozíciókat 11 távoli galaxishoz képest határozták meg a Jay Anderson (STScI) által kifejlesztett eljárás segítségével.
[NASA, ESA, O. Gnedin (University of Michigan), W. Brown (Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics)]

A HE 0437-5439 történetében azonban van még egy csavar. A csillagnak körülbelül 100 millió évesnek kell lennie, hogy a sebessége alapján a Galaxis centrumából indulva elérhesse jelenlegi pozícióját. Kilencszeres naptömege és kék színe viszont ellentmondani látszik ennek, hiszen ezek alapján mintegy 20 millió év alatt teljesen ki kellett volna égnie. A legvalószínűbb magyarázat az, hogy a HE 0437-5439 őse egy hármas csillagrendszer volt, ami megközelítette a Tejútrendszer középpontját uraló szupernehéz fekete lyukat, s ez megpecsételte a sorsát. Az első csillagkidobásról szóló elmélet 1988-ban látott napvilágot, ami azt jósolta, hogy a központi fekete lyuk 100 ezer évenként hajít ki egy csillagot a Galaxisból.

Brown szerint a hármas rendszer egy szoros kettősből és egy tágabb pályán körülöttük keringő harmadik komponensből állt. Mikor a hármas megközelítette a centrális fekete lyukat, a külső csillag leszakadt a rendszerről és a fekete lyuk martalékává vált. Az impulzusmegmaradás miatt ugyanakkor a szoros kettős elegendő sebességet nyert a kidobódáshoz. Ezután a két komponens normál fejlődési utat járt be: a nagyobb tömegű csillag sokkal gyorsabban fejlődött, vörös óriássá vált, közben a kísérő a kitágult burkába került, majd a két objektum egymás felé spirálozva végül egyetlen szupercsillaggá olvadt össze, s létrejött egy kék vándor (blue straggler - más megnevezésekkel kék tévelygő, kék kósza).

A HE 0437-5439 valószínű története:
(1) A hármas rendszer megközelíti a Tejútrendszer centrumában található szupernehéz fekete lyukat. (2) A fekete lyuk kiszakítja a rendszerből a lazán kötött komponenst, közben a szoros pár kidobódik. (3) A kettős rendszer elhagyja a Galaxist. (4) A kettős komponensei összeolvadnak, létrejön a kék vándor. (5) A kék vándor távolodik a Tejútrendszertől.
[NASA, ESA, O. Gnedin (University of Michigan), W. Brown (Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics)]

A HE 0437-5439 problémája 2005-ös felfedezése óta foglalkoztatta a csillagászokat. Magyarázatára még az a lehetőség is felmerült, hogy valójában nem is a Tejútrendszerből, hanem a Nagy Magellán-felhőből szökött el. Ezt egy 2008-as tanulmány is alátámasztani látszott, ami alapján a csillag kémiai összetétele nagyon hasonló a Nagy Magellán-felhő csillagainak összetételéhez. Erősítette ezt a magyarázatot az is, hogy a HE 0437-5439 közel van a kisérőgalaxisunkhoz, távolsága attól mintegy 65 ezer fényév. A Hubble megfigyelésein alapuló új eredmény azonban úgy tűnik, eldönti a születési hely kérdését. A csoport a sikeren felbuzdulva négy másik elszökő csillag keletkezési helyének meghatározását is megkísérli.

Az eredményeket részletező szakcikk az Astrophysical Journal Letters c. folyóiratban jelent meg.

Forrás:

• STScI-2010-19