Magányosan vándorló fekete lyukak

Vannak olyan kisebb fekete lyukak, amelyek más csillagoktól távol, magányosan vándorolnak a Tejútrendszerben - erre a következtetésre jutottak két nemzetközi kutatócsoport csillagászai a Hubble-űrtávcső és Ausztráliában, illetőleg Chilében lévő földi távcsövek megfigyelései alapján.

A felfedezés azért meglepő, mert eddig valamennyi kisebb (néhány naptömegnyi) fekete lyukat más csillagok közelében találták, ahol jelenlétüket a kísérő csillagra gyakorolt gravitációs hatásuk árulta el. A két most felfedezett magányos fekete lyukat szintén közvetve, a mögöttük fekvő csillagok fényére gyakorolt gravitációs lencsehatásuk alapján mutatták ki. "Az új felfedezésekből arra következtethetünk, hogy a fekete lyukak sokkal gyakoribbak lehetnek a Világegyetemben, mint eddig gondoltuk, és nagyon sok nagy tömegű csillag végzi így az életét" - mondta David Bennett, az indianai Notre Dame Egyetem csillagászprofesszora az Amerikai Csillagászati Társaság atlantai konferenciáján, ahol az eredményeket ismertette.



Amikor egy fekete lyuk keresztezi egy csillag látóvonalát, gravitációja annyira meggörbítheti a mögé került csillag fényét, hogy a csillag képe megkettőződik, miközben a fekete lyuk átvonul előtte. A két kép szöge azonban többnyire olyan kicsi, hogy a mai eszközökkel nem bontható fel. A gravitációs lencsehatás azonban nemcsak eltorzítja, hanem egyúttal fel is erősíti a képet: a csillag látszólag kifényesedik a fekete lyuk áthaladása közben. Mindez együtt az úgynevezett gravitációs mikrolencsehatás: Bennett és munkatársai éppen ilyen jelekre bukkantak.



A két esemény gondos elemzése feltárta, hogy mindkét most felfedezett, gravitációs mikrolencsehatást okozó objektum tömege nagyjából hatszorosa a Napénak. Ha ezek normális csillagok volnának, fényük elegendő lenne ahhoz, hogy túlragyogja a mögéjük került, náluk távolabbi csillagokét. Másrészt viszont ez a tömeg túl nagy ahhoz, hogy halvány fehér törpékről vagy sötét neutroncsillagokról lehessen szó. Egyedüli magyarázatként tehát az marad, hogy mindkét objektum kis tömegű fekete lyuk lehet.



A földi távcsővel készült két felvételen megfigyelhető egy csillag átmeneti kifényesedése a gravitációs mikrolencsehatás következtében (balra: a NOAO, Cerro Tololo InterAmerican Observatory felvétele). A Hubble-űrtávcső ugyanazon tartományról készült képén egyértelműen azonosítható a gravitációs lencsehatás révén kifényesedő csillag, leválaszthatók az egyéb (fénylő) objektumoktól származó zavaró hatások, s így megállapítható a csillag valódi fényessége (jobbra: a Hubble-űrtávcső felvétele)

Magát a gravitációs mikrolencsehatást 1996 és 1998 között a Massive Compact Halo Object (MACHO) nemzetközi kutatóprogram keretében fedezték fel. Az ebben közreműködő csoport a galaxis közepe irányába eső több tízmillió csillagról különböző időpontokban készült felvételeket hasonlított egymással össze, olyan eseményeket keresve, amikor egy-egy csillag egyébként megmagyarázhatatlan módon kifényesedett. Mivel a csillagok sűrűsége ebben az irányban igen nagy, várható volt, hogy viszonylag nagy számban találnak eltéréseket. S valóban, ebben az átfogó kiértékelésben több mint 300 ilyen eseményre bukkantak. A megfigyelési időpontok véletlenszerűsége azonban nem adott módot arra, hogy belőlük a mikrolencsehatást okozó objektumok tömegére következtessenek.

A most ismertetett két esetben viszont sikerült hosszabb időn keresztül - 800, illetőleg 500 napon át - nyomon követni a változásokat, és tisztán behatárolni a fekete lyukak fókuszáló hatását. A kutatók a földi távcsövekkel észlelt mikrolencsehatást összevetették a Hubble-űrtávcsőnek az égbolt ugyanazon tartományában végzett megfigyeléseivel, így sikerült azonosítaniuk azokat a háttércsillagokat, amelyeknek a fényét a fekete lyukak elgörbítették. Kiderült, hogy a kifényesedő háttércsillag fényét nem csupán az előtte elvonuló sötét tömeg görbíti el, hanem két hozzá közeli, hasonló fényességű csillag is, amelyek a gyengébb felbontású földi távcsövekkel készült felvételeken nem voltak elkülöníthetők. Most, hogy ezt a hatást sikerült leválasztani, mód nyílt a fekete lyukak tömegének meghatározására is.

A kutatók szerint a módszer a továbbiakban alkalmas lehet arra, hogy segítségével felkutassák a most felfedezettekhez hasonló, magányos fekete lyukakat és azok gyakoriságát a Világegyetemben. Ha ugyanis ez utóbbit sikerül kideríteni, akkor megbecsülhető, hogy tömegük milyen mértékben járul hozzá a Világegyetem nem fénylő, úgynevezett sötét anyagához, amely feltételezések szerint az Univerzum teljes tömegének mintegy 90 százalékát teszi ki.

(Élet és Tudomány)

Ajánló:

Az eredeti sajtóanyag az Űrtávcső Tudományos Intézet honlapjáról.

Korábban:

A cikkben rövid leírás és több link található a fekete lyukak témájában. A cikk második felében a nagyobb léptékű gravitációslencse-hatásra láthatunk lenyűgöző példát.