Óriás fekete lyuk egy apró galaxisban

Egyre árnyaltabb képet kapunk arról, hogy mi a szerepe az óriás fekete lyukaknak a galaxisok fejlődésében. Ezúttal egy apró galaxisban találtak egy hatalmas objektumot.

Forrás: ESA, NASA, Felix MirabelFantáziarajz egy fekete lyuk és társa kölcsönhatásáról

Az elmúlt években kiderült, hogy a nagyobb galaxisok centrumában ún. szuper-nagytömegű fekete lyukak helyezkednek, többmillió naptömeggel. Az alábbiakban három olyan megfigyelésről olvashatunk, amelyek közelebb vihetnek benünket e sajátos objektumok viselkedésének megértéséhez.

Mivel a Világegyetem kezdeti időszakában gyakoriak voltak a galaxisok közötti ütközések, ezek során sok központi fekete lyuk került egymás közelébe. Frederic Rasio (Northwestern University) és kollégái számítógépes szimulációk segítségével vizsgálták az ilyen kölcsönhatások lehetséges következményeit. Eredményeik alapján az Univerzum kezdeti évmilliárdjaiban annyira gyakoriak voltak a galaxisok közötti ütközések, hogy időnként még az eddig feltételezettnél is egzotikusabb, hármas feketelyuk-kölcsönhatások történtek.

Arra a korábbi számítások is utaltak, hogy két ilyen fekete lyuk összeolvadhat, még nagyobb tömegű objektumot létrehozva. Három szuper-nagytömegű fekete lyuk randevújakor azonban a kaotikus jellegű mozgás során előfordulhat, hogy az egyik (vagy a tömegek arányától függően akár a két kisebb tömegű ilyen égitest) kilökődik a rendszerből. A kilökött szuper-nagytömegű fekete lyukakat azonban az eredetileg körülötte lévő csillagok nem tudják követni. Az elmélet szerint a végeredmény egy magányosan vándorló fekete lyuk, esetleg egy feketelyuk-páros lesz - amelyek létezésére egyelőre nem ismerünk példát.

Egy másik felismerés szerint nem csupán a legnagyobb galaxisok centrumában lehetnek ilyen kompakt objektumok. A VCC128 jelű égitest egy törpe elliptikus galaxis, amelynek mérete mindössze százada a Tejútrendszerének. A Virgo-galaxishalmaz peremvidékén, tőlünk 59 millió fényévre található, és mindössze 100 millió (maximum kb. egymilliárd) csillag alkotja.

Victor Debattista (University of Washington) és kollégái a Hubble-űrteleszkóp archív felvételein tanulmányoztak törpegalaxisokat, amikor rábukkantak a fenti objektumra. A csillagvárosra kettős magja alapján figyeltek fel, amelyet később a 3,5 méteres Apache Point Obszervatórium távcsövével is észleltek.

A VCC128 és kettős magja kinagyítvaNASA/HST, Victor Debattista

A részletes megfigyelések alapján kiderült, hogy a kettős magot közelítőleg gyűrű alakban csoportosuló csillagok alkotják. A két fényesebb foltot a gyűrűnek a Földről megfigyelhető két szélső peremvidéke hozza létre. A gyűrűben található égitestek kora nagyságrendileg egymilliárd év. A gyűrű centrumában lévő fekete lyuk tömege legalább akkora, mint a körülötte keringő és gyűrűt alkotó csillagoké együttesen, azaz valahol 1 és 50 millió naptömeg között lehet. Eszerint a fekete lyuk tömege valószínűleg a mi Tejútrendszerünk centrumában található objektuménál is nagyobb - bár mint említettük, maga a VCC128 jelű galaxis sokkal kisebb a mi csillagvárosunknál.

Ez a második alkalom, hogy szupernagytömegű fekete lyukat találtak egy törpegalaxisban. Ugyanakkor ez az eddig talált legkisebb csillagváros, amelyben ilyen hatalmas tömegű objektum mutatkozott. Egyelőre nem lehet kizárni, hogy a VCC128 egykor nagyobb galaxis volt, amely anyagának jelentős részét elvesztette - bár erre semmi nem utal.

Mint arról rovatunkban korábban többször is beszámoltunk, az utóbbi évek megfigyelései alapján létezhetnek a fenti szupernagytömegű és a csillagok élete végén keletkező, kisebb tömegű fekete lyukak között átmeneti, 100-1000 naptömeggel bíró objektumok is. Ezekre eddig csak néhány megfigyelés utalt, de megismerésük szupernagy társaik kialakulásának megértésében is segíthet.

Tom Maccarone (University of Southampton) és kollégái az XMM-Newton és a Chandra-röntgenteleszkóppal találtak egy ilyen fekete lyukat. Célpontjuk a Virgo-galaxishalmazban, tőlünk 55 millió fényévre található NGC 4472 jelű óriás elliptikus galaxis volt, pontosabban ezen belül egy gömbhalmaz. Itt tehát nem egy galaxis centrumában, hanem a galaxisnak egy csillaghalmazában mutatkozott az objektum. A kérdéses fekete lyuk tömege pontosan nem ismert, de nagyságrendileg néhányszor 10 naptömeg lehet. A fekete lyukat a körülötte keringő csillagról elszívott és felforrósodott gázanyag röntgensugárzása alapján sikerült kimutatni.

Az NGC 4472 jelű elliptikus galaxis2MASS

Utóbbi megfigyelés az eddigi modellek finomítása miatt fontos. A gömbhalmazokban lévő csillagtömegű fekete lyukak viselkedésével kapcsolatos számítógépes szimulációk ugyanis nem adnak egységes eredményt. Egyes modellek arra utalnak, hogy a csillagfejlődés végén keletkező fekete lyukak itt először a halmaz centrumába süllyednek, később pedig az ott lévő csillagokkal kölcsönhatva idővel kilökődhetnek a halmazból.

Más modellek ellenben a fekete lyukak fokozatos növekedését jelzik előre a halmazokban, amelyek egyre több anyagot kebeleznek be, végül pedig egy nagytömegű objektumként maradnak meg a centrumban. A fenti az első olyan megfigyelés, amely a második lehetőségre utal, tehát arra, hogy a gömbhalmazokban tartósan fennmaradhatnak és akár növekedhetnek is az ilyen égitestek.

Kereszturi Ákos