2012.10.09. - Új fekete lyukat fedeztek fel a Tejútrendszer centrumának irányában

A Swift műhold nagyenergiájú kitörést észlelt a Galaxis centrumának irányából, amelyet egy ritka csillagtípus, egy röntgennóva produkált, felfedve ezzel egy eddig nem ismert csillagtömegű fekete lyukat.

A röntgennóvák olyan rövid életű röntgenforrások, melyek hirtelen jelennek meg, pár nap alatt elérik a maximális intenzitásukat, majd néhány hónap múltán elhalványodnak. A kitörés olyan kettősökben zajlik le, melyek egyik komponense kompakt objektum, egy neutroncsillag vagy fekete lyuk. Az esemény akkor következik be, amikor a kísérőről átáramló és normál esetben a kompakt objektumra az akkréciós korongon keresztül nagyjából állandó ütemben spirálozó anyag valami miatt felgyülemlik, majd hirtelen zúdul a kompakt objektumra. A fényes röntgennóvák olyan ritkák, hogy Neil Gehrels (NASA Goddard Space Flight Center), a projekt vezető kutatója szerint egy-egy, a Swift-hez hasonló küldetés alatt valójában csak egy elkapására van esély, és a szondájuk most el is csípte ezt.

A gyorsan kifényesedő forrás intenzitása 2012. szeptember 16-án reggel kétszer is elérte a Swift Bursting Alert Telescope műszereinek "ingerküszöbét", majd a következő nap még egy alkalommal. Az égi pozíciója alapján a Swift J1745-26 jelzéssel ellátott nóva a Sagittarius csillagkép irányában található, mindössze néhány foknyira a Tejútrendszer centrumának irányától. Pontos távolsága nem ismert, de a kutatók azt gondolják, hogy 20-30 ezer fényévnyire lehet tőlünk, valahol a Galaxis belső régiójában. Földi megfigyelésekkel sikerült kimutatni a kitörés infravörös és rádiósugárzását is, az optikai tartományban azonban nem látszott a forrás, ami érthető is, hiszen abban az irányban sűrű porfelhők blokkolják a látható sugárzást.

A nóva szeptember 18-án érte el a maximális intenzitását a kemény röntgensugárzás tartományában, ahol a fotonok energiája 10 ezer elektronvolt körüli, ami néhány ezerszer nagyobb a látható tartomány fotonjainak energiájánál. A maximumfényesség összemérhető volt a Rák-köd röntgenintenzitásával, ami ebben a tartományban az egyik legfényesebb Naprendszeren kívüli forrás, ezért kalibrációs célokra is használják.

A nagyenergiájú halványodással párhuzamosan a forrás a Swift X-ray Telescope mérései szerint a lágyröntgen-tartományban tovább fényesedett, ami tipikus tulajdonsága a röntgennóváknak. Október elejére az intenzitása ebben a tartományban 30-szor akkora volt, mint a felfedezéskor és az emelkedés tovább folytatódott. Boris Sbarufatti (Brera Observatory) szerint a megfigyelt mintázat azon röntgennóvákéra hasonlít, melyekben a kompakt komponens egy fekete lyuk. Remélik, hogy a röntgensugárzás elhalványodásával lehetőség nyílik majd a tömegének mérésére is, ami alapján ellenőrizhető, hogy valóban erről van-e szó.

Fantáziarajz egy röntgennóva kitöréséről, melyet a kísérőről a fekete lyuk körüli akkréciós korongban évtizedek alatt felgyűlt, majd hirtelen a kompakt objektumra hulló gáz okoz.
[NASA Goddard Space Flight Center]

A fekete lyukat tartalmazó rendszer egy ún. kistömegű röntgen-kettős (low-mass X-ray binary, LMXB), melyben a másodkomponens egy Naphoz hasonló csillag. A róla átáramló gáz először a kompakt objektum körüli akkréciós korongba kerül, majd a legtöbb LMXB esetében stabilan spirálisan mozog a fekete lyuk felé, felmelegszik és az elért magas hőmérséklet miatt a röntgentartományban kezd el sugározni, állandó intenzitással. Bizonyos körülmények esetén azonban a korongbeli áramlás stabilitása attól függ, hogy milyen ütemben érkezik az anyagutánpótlás: adott szintnél megszűnik a stabil áramlás és a diszk két, teljesen eltérő kondíciókkal jellemezhető állapot között "oszcillál". A gáz egy hidegebb, kevésbé ionizált állapotában egyszerűen a korong külső részén gyűlik, mint a víz a gátnál, míg a forróbb, jobban ionizált állapotban egy árapály-hullámmal anyag indul a centrum irányába.

John Cannizzo (NASA Goddard Space Flight Center) szerint minden kitörés kisöpri az anyagot a korong belső régiójából, így azután nem vagy csak nagyon kevés gáz hullik a fekete lyukba, ezért jelentősen csökken a forrás röntgenintenzitása. Néhány évtized elteltével, amint újra elegendő anyag gyűlik fel a diszk külső részén, az újra a forró állapotba vált és az árapály-hullám gázözönt sodor a fekete lyukba, új röntgenkitörést eredményezve. Az ismétlődő folyamat sokfajta rendszer esetében segít a tranziens kitörések magyarázatában, a fiatal csillagok körüli protoplanetáris korongoktól kezdve a törpenóvákon át - melyekben a centrális objektum egy fehér törpe - egészen a galaxisok centrumában helyet foglaló szupernagy tömegű fekete lyukakig.

Forrás:

• ScienceDaily 2012.10.05.