2017.06.02. - Eltűnt egy csillag, talán fekete lyuk maradt a helyén

Amerikai csillagászok földi és űrtávcsövekkel megfigyelték, ahogyan egy nagytömegű, haldokló csillag, amelynek szupernóvaként kellett volna felrobbannia, előbb eltűnt, ezt követően pedig fekete lyukként született újjá.

A kutatók az LBT (Large Binocular Telescope), valamint a Hubble- és a Spitzer-űrtávcsövek együttes erejével próbálták megkeresni a korábban ott levő csillagot, de csak hűlt helyét találták. A csillag, amely 25-ször nagyobb tömegű volt Napunknál, szupernóvaként kellett volna, hogy felrobbanjon, ehelyett teljesen eltűnt a nyolc évvel később a látható tartományban készített képekről.

A látható és a közeli infravörös tartományban készült felvételeken jól látható, hogy a nagy tömegű N6946-BH1 jelű csillag a 2007-ben készült képen még ott van, a 2015-ben készült képen viszont már nem található. Nagyon kis intenzitású infravörös jel mutatható ki a valamikori csillag helyén, amely nagy valószínűséggel a fekete lyukba hulló anyagtól származik.
[NASA, ESA, and C. Kochanek (OSU)]

Amennyiben a kutatók eredményei helyesek, ezzel megmagyarázható, hogy miért látunk olyan ritkán nagytömegű csillagokat szupernóvaként felrobbanni. Úgy néz ki, az ilyen csillagok közel 30 százaléka csöndesen fekete lyukká zuhan össze, nem szükséges szupernóvaként felrobbanniuk.

"A mai nézetek szerint fekete lyukak szupernóva-robbanás után keletkeznek – magyarázza Christopher Kochanek (Ohio State University) – ellenben, ha lehetséges az, hogy egy csillagnak nem sikerül szupernóvaként felrobbannia, de mégis fekete lyuk lesz belőle, akkor az magyarázatot ad arra, miért nem látjuk a legnagyobb tömegű csillagokat szupernóvaként felrobbanni."

A Kochanek professzor által vezetett csoport a 22 millió fényévre lévő NGC 6946 katalógusjelű galaxist vizsgálták, mivel ebben a galaxisban meglehetősen gyakran történnek szupernóva-robbanások (a legutóbbi felfedezés pl. 2017. május 14-i: az SN 2017eaw jelen cikk írásakor közel a maximális fényességénél tart). A galaxis egyik csillaga, amely az N6946-BH1 katalógusszámot kapta, 2009-ben elkezdett fényesedni, de ez hamar véget ért, 2015-re pedig kimutathatatlanná vált.

Miután az LBT fel nem fedezett szupernóvákat kereső felmérőprogramjában feltűnt a csillag, a kutatók a Hubble- és a Spitzer-űrteleszkópok segítségével készítettek felvételeket, hogy ha nagyon halványan is, de kimutassák a jelenlétét. A Spitzert arra is felhasználták, hogy esetleges infravörös sugárzást mutassanak ki, amely azt jelzi, hogy a csillag ugyanott van, csak porfelhő veszi körül, és ezért nem látjuk. Azonban minden, a csillag kimutatását célzó próbálkozásuk sikertelennek bizonyult. A kutatók alaposan végigvettek minden lehetséges magyarázatot, hogy miért tűnt el a csillag, végül arra a következtetésre jutottak, hogy fekete lyukká vált.

Egyenlőre nehéz lenne megmondani biztosan, hogy milyen gyakran játszódik le hasonló folyamat, de Scott Adams, aki nemrég szerezte meg PhD fokozatát az Ohio State egyetemen, előzetes becslést végzett erre: "Az N6946-BH1 az egyetlen fel nem robbant szupernóva, amelyet találtunk a felmérés első hét évében. Ebben az időszakban 6 közönséges szupernóva-robbanást figyeltek meg a program által monitorozott galaxisokban. Mindez azt sugallja, hogy a nagytömegű csillagok közel 10-30 százaléka végzi úgy életét, hogy nem robban fel szupernóvaként" - nyilatkozta Scott Adams. – "Ez csak egy töredéke annak, amivel megmagyarázható az, amiért az LBT-vel a felmérőprogram elindult. Arra keresünk magyarázatot, hogy miért látunk kevesebb szupernóva-robbanást, mint amennyit látnunk kellene, ha minden nagytömegű csillag élete ilyen módon érne véget."

Művészi elképzelés: egy nagyon nagy tömegű csillag életének végső szakaszai abban az esetben, ha nem szupernóvaként robban fel, hanem gravitáció hatására válik fekete lyukká. Balról jobbra: a nagytömegű csillag vörös szuperóriássá fejlődik, a csillag külső héja ledobódik majd kitágul, és hideg, vörös tranziens forrássá válik a frissen keletkezett fekete lyuk körül. Egy kevés anyag visszahullhat a fekete lyukra, amely a képen áramlatként és korongként van ábrázolva, ez évekkel később optikai vagy infravörös sugárzásként esetleg kimutatható lesz.
[NASA, ESA, and P. Jeffries (STScI)]

A kutatócsoport egy másik tagja, Krzysztof Stanek, az Ohio State University professzora szerint a felfedezés igazi érdekessége, hogy fontos következtetéseket vonhatunk le azon nagyon nagy tömegű fekete lyukak létrejöttének megmagyarázására, amelyeket a LIGO (Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory) gravitációs hullámokon keresztül mutatott ki. Szerinte a most észlelt jelenség logikusabb magyarázatot ad a több tíz naptömegű fekete lyukak létezésére, mint a szupernóva-robbanásokon átesett, így tömegük nagy részét ledobó csillagok halála.

Az eredményeket részletező szakcikk a Monthly Notices of the Royal Astronomical Society c. folyóiratban jelent meg.

Forrás:

• STScI-2017-19