Budapesttől Gödig húzódna az eddigi legkisebb fekete lyuk

Egy új megfigyelési módszerrel sikerült a korábbi rekordernél közel kétszer könnyebb, egy mindössze 3,8 naptömegű fekete lyukat megfigyelni. A felfedezés a csillagfejlődési modellek pontosításában segít.

Az utóbbi években a csillagászok egyre kisebb tömegű fekete lyukakra vadásznak. Ezek megfigyelései ugyanis segíthetnek a csillagfejlődés végállapotait leíró fizikai modellek pontosításában. Egy nagytömegű csillag élete végén - összeroskadó magjának tömege függvényében - neutroncsillaggá vagy fekete lyukká alakul. A kettő közötti határ pontos meghúzása elég nehéz, az eddigi modellek alapján 1,7 és 2,7 naptömeg között található.

Nikolai Shaposhnikov (GSFC) és Lev Titarchuk (George Mason University, Fairfax) új módszert alkalmazott egy kistömegű fekete lyuk megfigyelésekor. Célpontjuk az XTE J1650-500 jelű kettőscsillag volt, amely a déli Ara csillagképben található. A rendszerben lévő fekete lyukat az RTXT röntegenműholddal fedezték fel 2001-ben. A rendszer a kompakt égitest mellett egy normál csillagot is tartalmaz, a két égitest egymás körül kering. A csillagról a fekete lyuk felé spirálozó anyag korongot alkot, és befelé haladva egy kritikus távolságnál feltorlódik, ahol erős sugárzást bocsát ki. A sugárzás közel periodikusan éri el a maximumát, amelyet kváziperiodikus oszcillációknak neveznek.

A feltorlódási zóna helyzete a központi fekete lyuk tömegétől függ: minél nagyobb tömegű az objektum, annál messzebb alakul ki ez a térség. Nagyobb távolságban pedig ritkábban jelentkeznek a fent említett oszcillációk maximumai, azaz kisebb a megfigyelt frekvenciájuk. A két kutató tavaly három olyan fekete lyuk esetében tanulmányozta az oszcillációk jellemző frekvenciáját és a központi objektum tömegét, ahol a fekete lyuk tömege egyéb módszerek révén volt ismert. A későbbiekben több hasonló rendszerre is elvégeztek a vizsgálatot, és kiderült, hogy a módszer alkalmas a fekete lyuk tömegének megbecslésére.

Fantáziarajz a fekete lyuk körüli anyagkorongról és a fehér kísérőcsillagról, amely anyagot ad át a fekete lyuknak (NASA, CfA, Hobar)

A modell segítségével az XTE J1650-500 kettősrendszerben lévő fekete lyuk tömege fél naptömeg pontossággal 3,8 naptömegnek mutatkozott. A korábban ismert legkisebb tömegű fekete lyuk az GRO 1655-40 jelű objektum volt 6,3 naptömeggel. A most vizsgált égitest tömege tehát majdnem fele ekkora, átmérője pedig 24 km körüli (ez körülbelül a Budapest-Göd távolságnak felel meg). Ez közel áll ahhoz az elméleti értékhez, amelyet a fekete lyukak alsó tömeghatárának tekintenek - az új megfigyelés tehát eddig összeegyeztethető a modellekkel.