2014.01.21. - Gyorsan forgó csillagot kísér egy fekete lyuk

Egy spanyol kutatócsoport azonosított egy, az elméletek által megjósolt, de eddig még soha nem detektált kettőst, amelynek egyik komponense egy nagyon gyorsan forgó Be csillag, a másik pedig egy csillagtömegű fekete lyuk.

Az ún. Be csillagok nagy számban fordulnak elő az Univerzumban. A jelölésben a 'B' a spektráltípusra utal, azaz ezek a csillagok ún. korai színképtípusú, forró, kék objektumok, az 'e' pedig azt jelenti, hogy a spektrumban több vonal - például a hidrogén Balmer-sorozatának komponensei és a hélium egyes vonalai - emisszióban figyelhetők meg. A Tejútrendszerben több mint 80 százalékuk olyan kettős rendszer tagja, melynek másik komponense egy neutroncsillag. Az emissziós vonalakon kívül a többi csillagtól az a jellegzetes tulajdonságuk is megkülönbözteti őket, hogy nagyon gyorsan forognak a tengelyük körül, akkora szögsebességgel, ami már instabilitással jár. A kutatás vezetője, Jorge Casares (Instituto de Astrofísica de Canarias, IAC; La Laguna University, ULL) érzékletes hasonlata szerint úgy pörögnek, mint egy kozmikus búgócsiga.

Az újonnan felfedezett fekete lyuk az MWC 656 katalógusjelű, a Lacerta csillagképben megfigyelhető, a Földtől körülbelül 8500 fényévre található Be típusú csillag körül kering. A főkomponens olyan gyorsan forog, hogy az egyenlítő menti rotációs sebessége meghaladja az 1 millió km/h-t. (Összehasonlításul ez a Nap esetében körülbelül 7200 km/h, a Földnél pedig csak 1700 km/h.) A kutatócsoport tagja, Marc Ribó (Institut de Ciències del Cosmos of Barcelona University, ICC/IEEC-UB) szerint a csillagot még 2010-ben kezdték el tanulmányozni, amikor az űrteleszkópok tranziens gammasugárzást észleltek az irányából. A későbbiekben ilyet ugyan már nem detektáltak, kiderült azonban az, hogy a Be csillag egy kettős rendszer egyik komponense.

Az észlelési adatok részletes analízise alapján a kísérő paramétereinek megállapítása is lehetővé vált. Becsült tömege 3,8 és 6,9 naptömeg közötti, így - mivel láthatatlan - Ignasi Ribas (CSIC in the Instituto de Ciencias del Espacio, IEEC-CSIC) szerint csak fekete lyuk lehet, mert három naptömegnél nagyobb neutroncsillag nem létezhet. A fekete lyuk a nála jóval nagyobb tömegű Be csillag körül kering, miközben anyag áramlik át rá a főkomponensről. Ezt elősegíti annak nagyon gyors rotációja, mivel az ez által okozott instabilitás és anyagvesztés következtében a Be csillagot egy egyenlítői diszk veszi körül, ebből pedig a fekete lyuk könnyen tud "rabolni". A tömegátadás egy, a fekete lyuk körül kialakult akkréciós diszken keresztül zajlik a két komponens között. Ignacio Negueruela (University of Alicante, UA) magyarázata szerint a fekete lyuk mozgását, ezen keresztül pedig a tömegét is az akkréciós korong emissziójának tanulmányozásával lehet meghatározni.

A kutatók úgy gondolják, hogy a most felfedezett egzotikus kettős egy sokkal nagyobb, rejtőzködő populáció egyik képviselője. Casares szerint a Be csillagot és fekete lyukat tartalmazó kettősök sokkal gyakoribbak lehetnek, mint azt korábban gondoltuk, csak nagyon nehéz detektálni őket, mert a Be csillag által ledobott gázt a fekete lyuk gyakorlatilag "csendben", számottevő sugárzás kibocsátása nélkül nyeli el. Reménykedik azonban abban, hogy nagy távcsövek - például a GTC (Gran Telescopio Canarias) - segítségével egyre több ilyen rendszert tudnak majd azonosítani, nem csak a Tejútrendszerben, de a közeli galaxisokban is.

A Be csillag olyan gyorsan forog a tengelye körül, hogy a centrifugális erő hatására az egyenlítője mentén anyag szakad le róla, egy diszket létrehozva körülötte, melynek egy részét elszippantja a fekete lyuk kísérő. Az így megszerzett tömeg is egy korongon keresztül spirálozik a fekete lyuk közvetlen környezetébe, s tűnik el annak eseményhorizontja mögött.
[Gabriel Pérez - SMM (IAC)]

Bár létezésüket már a 18. században megjósolta Laplace, a fekete lyukak azonosítása csak néhány évtizede vált lehetővé. Akkor is csak közvetett módon, mivel - mint nevük is mutatja - óriási gravitációjuk miatt még a fény sem tud megszökni róluk, így a távcsövek számára láthatatlanok. Detektálásuk azért lehetséges, mert a környezetükbe jutó anyag általában annyira felmelegszik, hogy jelentős intenzitású nagyenergiájú sugárzást bocsát ki, ez pedig a röntgenműholdakkal mérhető. Ilyen eset például az, amikor a fekete lyuk egy kettős rendszerben a másik komponenstől - ami a legtöbb esetben egy közönséges csillag - anyagot szív el. Ha tehát egy normál csillag környezetéből nagy intenzitású röntgenemisszió detektálható, akkor ott nagy valószínűséggel egy fekete lyuk is rejtőzködik.

Ezzel a módszerrel az elmúlt 50 év során 55 darab potenciális fekete lyuk jelöltet azonosítottak, 17 esetben pedig dinamikai megfontolások alapján a tömegét is meg tudták határozni: ha ez 3 naptömegnél nagyobbnak adódik, akkor valószínűleg fekete lyukról van szó. Az igazi problémát azonban az ún. "szunnyadó" fekete lyukak jelentik - ezek egyik példányát fedezték fel most a spanyol kutatók -, melyeknél a röntgenemisszió nagyon alacsony, így Casares szerint kicsi annak a valószínűsége, hogy egyáltalán észrevesszük őket.

Az eredményeket részletező szakcikk a Nature magazin 2014. január 16-i számában jelent meg.

Forrás:

• ScienceDaily 2014.01.16.