Óriáscsillag hordta ki a gravitációs hullámok fekete lyukait

Egy művészi elképzelés a fekete lyukak ütközéséről

Gigantikus csillag hordhatta ki "méhében" a LIGO-detektorrendszer által gravitációs hullámok forrásaként azonosított két fekete lyukat - állítják amerikai kutatók.

A gravitációs hullámokat 2015. szeptember 14-én észlelte a LIGO (lézer interferométeres gravitációshullám-vizsgáló obszervatórium) mindkét detektora, amelyek az egyesült államokbeli Livingstonban (Louisana) és Hanfordban (Washington állam) működnek. A felfedezést 2016. február 11-én jelentettek be, a megfigyeléseket ismertető tanulmányt a Physical Review Letters folyóirat fogadta el közlésre.

A gravitációs hullámok léte tudományos bizonyossággá vált Forrás: NASA

A LIGO-csapat szerint az észlelt gravitációs hullámok két fekete lyuk összeütközésének és összeolvadásának eredményeként keletkeztek egy távoli, a Földtől 1,2 milliárd fényévnyire lévő galaxisban.

A világegyetem egyik legfényesebb jelensége

A fekete lyukak tömege 29 és 36 naptömeg volt. Összeolvadásuk, mint az objektumok nevéből következne, sötét "ügy" lenne, ám az esemény után 0,4 másodperccel a Fermi űrteleszkóp az adott szektorban

a világegyetem egyik legfényesebb jelenségét, egy gammakitörést (gammafelvillanást) észlelt

- olvasható a PhysOrg hírportálon.

A Harvard-Smithsonian Asztrofizikai Központ (CfA) tudósai a megfigyelést azzal magyarázzák, hogy a két összeolvadó fekete lyuk egyazon óriáscsillag belsejében volt, amelynek halála generálta a gammarobbanást.

Számítógépes animáció a két fekete lyuk ütközéséből keletkező gravitációs hullámokról Forrás: MPI

Mint az ikerterhesség

"Mintha ikerterhességgel lenne dolgunk" - magyarázta Avi Loeb, a CfA asztrofizikusa. Mint kifejtette, a masszív csillagok életük végére érve, elhasználva az összes "üzemanyagot" szupernóvaként lobbannak el.

Magjuk a csillag tömegétől, és így a robbanás erejétől függően neutroncsillaggá vagy fekete lyukká alakul át.

Ám ha a csillag rendkívül gyorsan pörög, magja eltorzul, súlyzó formáját ölti, majd kettészakad. Az így képződő két mag egy-egy saját fekete lyuknak adhat "életet".

A fekete lyukak megszületése után a csillag külső burka beomlott. Az ikerpárnak nagyon közel kellett lennie egymáshoz, hogy összeolvadásuk gravitációs hullámokat és gammakitörést gerjesszen.

Egy művészi elképzelés a fekete lyukak ütközéséről Forrás: National Astronomical Observatory of Japan

A számítások szerint legfeljebb a Föld átmérőjével egyenlő távolság választhatta őket el egymástól, és csupán néhány perc kellett, hogy egyesüljenek. Az így keletkezett fekete lyuk a csillag maradványaival táplálkozott, másodpercenként egy naptömegnyit habzsolva fel a beáramló anyagból. Lakmározás közben jött létre a gammakitörés jetek (anyagsugarak) alakjában.

Ki kell egészíteni a kutatásokat

Ám míg a Fermi űrteleszkóp észlelte a gammakitörést, az Európai Űrügynökség INTEGRAL műholdja (International Gamma-Ray Astrophysics Laboratory) nem detektálta a jelenséget. "A jövőben a LIGO-megfigyeléseket

ki kell egészíteni az esetleges fényjelenségek kutatásával,

hogy valóban fekete lyukak összeolvadásakor keletkeznek, vagy függetlenek ezektől az eseményektől. A természet mindig újabb és újabb meglepetésekkel szolgál" - vélekedett Avi Loeb.

Amennyiben a jövőben több gammafelvillanást észlelnek a gravitációs hullámok "társaságában", ígéretes új módszer születhet a kozmikus távolságok mérésére, valamint a világegyetem tágulásának detektálására.

A LIGO egyik kutatója vizsgálja az egyik mikrohullám-frekvenciamérő tükrét Forrás: Matt Heintze/Caltech/MIT/LIGO Lab

Pontosabb távolságmérési módszer

"A fekete lyukak sokkal egyszerűbb távolságmérési metódust kínálnak, mint más módszerek, például a világegyetem standard gyertyáinak nevezett szupernóvák, hiszen pontosan meghatározható a tömegük és a forgási sebességük" - emelte ki Avi Loeb.

A kutatás eredményeit ismertető tanulmányt a The Astrophysical Journal fogadta el közlésre.