Vándorló fekete lyuk

Egy fekete lyukat és egy körülötte keringő, nehéz elemekben szokatlanul gazdag csillagot vizsgáltak a Tejútrendszert övező gömb alakú térrészben.

Forrás: NASA/CXC/M.Weiss; X-ray Spectrum: NASA/CXC/U.Michigan/J.MillerFantáziarajz a GRO J1655-40 jelű páros fekete lyukát övező korongról, és az abból kifelé tartó anyagáramlásról

Az Ursa Maior (Nagymedve) csillagkép irányában található fekete lyukat, és a körülötte keringő csillagot még 2000-ben fedezték fel. A páros a Tejútrendszer idős halojában (a korongot övező gömb alakú térrészben) helyezkedik el, több mint 5000 fényévnyire a korong alkotta fősík "felett".

Jonay González Hernández (Astrophysics Institute, Canary Islands) és kollégái a 10 méteres Keck II. teleszkóppal vizsgálták a fekete lyuk partnerét. Kiderült, hogy az égitest  fémtartalma nem csak a haloban található átlagos csillagokét, de még a fősíkban elhelyezkedő Napét is meghaladja. A halo a Tejútrendszer életének elején született, és ezért a csillagokban később legyártott nehéz elemekből keveset tartalmaz. Ezzel ellentétben a fősík fiatalabb csillagai már sokat tartalmaznak a korábbi égitestek által legyártott nehéz elemekből.

A szokatlan fémtartalom egyik lehetséges magyarázata, hogy nem is a haloban, hanem a fősíkban, nehéz elemekben gazdag anyagból született a páros. Amikor a nagyobb tömegű, és ezért rövidebb életű csillag pályafutását befejezte, szupernóvaként robbant fel.

Ma már tudjuk, hogy a szupernóva-robbanások alkalmanként erősen aszimmetrikusak, és ekkor a centrumban keletkezett neutroncsillag vagy fekete lyuk nagy sebességgel kilökődik eredeti helyzetéből. Talán a mi objektumunk is így jutott ki a haloba. Kérdés azonban, hogy egy ilyen kilökődésnél magával tudta-e rántani párját - az ilyen folyamat lezajlását egyelőre nem ismerjük pontosan.

A másik lehetőség, hogy a páros mégis a haloban született. Az egyik égitest itt is szupernóvaként fejezte be életét, majd a robbanáskor kirepített anyagból valamiért nagyon sok landolt a társán - megnövelve annak fémtartalmát, és létrehozva egy nehéz elemekben szokatlanul gazdag csillagot.

Fantáziarajz a páros lehetséges útvonaláról (I. Rodrigues, I.F. Mirabel / STScI / NRAO / AUI / NSF)

A fekete lyukak és a társaik közötti kapcsolat jellegébe enged bepillantást egy, a fentitől független híradás. A Chandra-röntgenteleszkóppal a GRO J1655-40 jelű párost vizsgálták, ahol szintén egy fősorozati csillag kering egy fekete lyuk körül. A korábbi megfigyelések alapján úgy tűnik, hogy feltehetőleg egy közel  hétszeres naptömegű forgó fekete lyuk van a rendszerben, amely körül egy Napunknál kb. kétszer nehezebb fősorozati csillag kering.

A fekete lyuk körüli anyagkorongot a röntgentartományban elemezték, amely több millió fokos hőmérséklete miatt erős sugárzást bocsát ki. A spektrumban azonosított oxigén, nikkel és számos egyéb ion színképvonalai alapján több millió fokos turbulens gázáramlás halad kifele a fekete lyuk környezetéből. Ennek hőmérséklete és intenzitása olyan folyamatra utal, amely felfűti és "kifújja" az anyagot a térségből. Ilyen áramlás már sok hasonló objektumnál mutatkozott, amelyek kialakításában a feltételezések szerint kulcsszerepet játszanak a korongban zajló mágneses folyamatok - de a jelenséghez eddig nem sikerült közelebb jutni.

A GRO J1655-40 vizsgálata alapján az alábbi kép rajzolható meg. A társcsillagról gáz áramlik át a fekete lyuk körüli akkréciós korongba, és a gázanyag mágneses teret is visz magával. Amint az anyag befelé spirálozik, helyenként örvénylő mozgást végez és erős mágneses turbulenciák keletkeznek. Ezek belső súrlódást okoznak a korongot alkotó ionizált és ezért vezető anyagban, és részben a nagy sebességű gázáramlás formájában adják le energiájukat.

A folyamat elviszi a kavargó anyag lendületének jelentős részét, ezért a korongban maradt forró gáz, illetve plazma befelé, a fekete lyuk irányába zuhan. A fenti kép tehát magyarázatot ad a kifelé és a befelé irányuló anyagáramlásra, mindezek mellett pedig közreműködik az anyag felforrósításában.

Kereszturi Ákos