Titokzatos alakzat egy fekete lyuk körül

Egy égi röntgenvillanás feltárta egy fekete lyukat tartalmazó kettős rendszer szerkezetét. A fekete lyuk látható fényét időnként titokzatos objektum takarja el.

Soha ilyen gyors keringésű, fekete lyukat tartalmazó kettős rendszert nem találtak eddig, mint amit a NASA Swift műholdja fedezett fel 2011 januárjában. A műhold egy halvány röntgenfelvillanást érzékelt, amelyről kiderült, hogy egy felettébb különleges kettős rendszer első példánya. A Swift J1357.2-093313 jelű objektumról szóló részletes elemzés a Science március elsejei számában jelent meg, a kutatás vezetője Jesus Corral-Santana, a Kanári-szigeteki Asztrofizikai Intézet és a La Laguna Egyetem (Spanyolország) munkatársa volt.

A fekete lyuk és egy kisebb tömegű vörös törpe csillag 2,8 óra periódussal keringnek egymás körül. Az ilyen rendszerek esetében szokatlan módon éléről látunk rá a különös kettősre. A belső korongban gyűrű alakú szerkezet mozog kifelé, eltakarva az objektumból jövő fényt. A műholdas mérések szerint a megfigyelt fekete lyuk tömege háromszor akkora, mint a Napé.

A Naphoz hasonló tömegű fekete lyukak gyakran változó erősségű csillagászati röntgenforrások társaságában jelennek meg. A korábban felfedezett ötven csillagtömegű fekete lyuk egyike esetében sem tapasztaltak fedést, ami a pályák véletlenszerű eloszlása esetén meglepő.

A NASA Swift műholdja, a háttérben egy gammakitörés fantáziarajzával Forrás: NASA/Goddard Space Flight Center/Swift

Az óriáscsillagok életük végén látványos robbanásban semmisülnek meg. Külső rétegeik szerterepülnek az űrben, a maradék pedig összeomlik, és ha elég nagy a tömege, fekete lyukká válik. A Swift J1357 esetében három naptömegű az objektum, tehát minden kétséget kizáróan fekete lyuk. A körülötte keringő M színképtípusú vörös törpecsillagból erős gravitációja anyagot szív el, amely a fekete lyuk körül vastag korongot alkot. A korong látható fénye és röntgensugárzása is egyértelművé teszi a benne rejtőző fekete lyuk jelenlétét. A Tejútrendszerben 50 ilyen fekete lyukat ismerünk, ebből 18 esetében sikerült a létezését bizonyítani, a többi 32 "jelöltnek" számít.

Az objektumot időközben a Kanári-szigeteken működő több nagy távcsővel is megfigyelték. A Swift J1357-re vonatkozó észlelésekből a szakemberek azonnal látták, hogy nem közönséges kettősről van szó. Meglepve vették észre, hogy a rendszer néhány percenként 0,8 magnitúdóval elhalványodik. Ami még érdekesebb, hogy az elhalványodások közötti időtartam mintegy két hónapon keresztül egyre hosszabbodott, kezdetben 2,3 perc volt, a végén 7,5 perc. A fényt eltakaró objektum tehát távolodott a fekete lyuktól, ezért nőtt a keringési ideje.

A 4,2 méteres William Herschel-távcső az egyike a Kanári-szigeteken működő óriástávcsöveknek Forrás: Isaac Newton Group of Telescopes

Mi lehet ez az objektum? Elképzelhető lehet valamilyen gyűrődés a gázkorongban, a fényváltozást pedig egy ebben terjedő hullám okozhatná. A kutatók által valószínűbbnek tartott magyarázat szerint viszont szabálytalan, nagyjából fánk (tórusz) alakú gázfelhő takarja el a belsejében lévő anyagbefogási korong fényét. A tórusz gyorsabban járja körül a fekete lyukat, mint az anyagbefogási korong külső pereme. A tórusz széle csipkézett, ez eredményezi a fényesség ingadozásait. Az animáción a kísérőcsillag az előtérben mozog, az anyagbefogási korong külső oldalán jól látszik az a fényes folt, ahol a kísérőcsillagból átáramló anyag beleütközik a gázkorongba:

Egyes csillagászok kételkednek a magyarázat helyességében. Szerintük bármi is takarja el a látható fényt, annak stabilnak kellene maradnia. További bonyodalom, hogy az objektum a rádiótartományban nem olyan fényes, mint ahogyan azt a más, hasonló objektumokkal való összehasonlítás alapján várnánk. A későbbiekben számítógépes szimulációkkal tervezik eldönteni a vitát.

A Swift műhold 2004. novemberében startolt. A műhold 600 kilométer magasan, az Egyenlítővel 20,6 fokos szöget bezáró pályán kering a Föld körül. Legfőbb feladata a rejtélyes gammakitörések vizsgálata, méghozzá egyidejűleg a gamma, a röntgen, az ibolyántúli és a látható tartományokban. Évente átlagosan 100 gammakitörést figyel meg, 90 százalékuknál sikerül az objektum röntgensugárzását, 50 százalékuknál pedig a látható tartományban sugárzott fényét felfogni.