Elképesztő gravitációs szörny rejtőzik a szomszédságunkban

Ez a művészi ábrázolás a VFTS 243 kettős rendszer közelképét mutatja be. A Nagy-Magellán-felhőben, a Tarantula-ködben található rendszert egy 25 naptömegű, forró kék csillag és egy legalább 9 naptömegű fekete lyuk alkotja. A képen a kettős tagjai nem méretarányosak: valójában a kék csillag 200 000-szer nagyobb a fekete lyuknál

Egy, már több feketelyuk-felfedezés cáfolásáról híres, nemzetközi szakértőkből álló csapat a galaxisunk egyik szomszédjában, a Nagy-Magellán-felhőben talált egy csillagtömegű fekete lyukat. „Most először a csapatunk azért jött össze, hogy egy fekete lyuk felfedezését jelentsük be, ahelyett, hogy cáfolnánk egyet" – mondta Tomer Shenar, a kutatás vezetője. Továbbá, azt találták, hogy a csillag, amelyből a fekete lyuk keletkezett, hatalmas robbanás nélkül tűnt el. A felfedezést az ESO Nagyon Nagy Távcsövének (VLT) hat évnyi megfigyeléseinek köszönhető.

„Egy tűt találtunk a szénakazalban" – mondta Shenar, aki a kutatást a belgiumi Leuven Katolikus Egyetemén kezdte, és jelenleg az Amszterdami Egyetem Marie-Curie-ösztöndíjas munkatársa Hollandiában. Habár hasonló feketelyuk-jelölteket már találtak, a csapat azt állítja, hogy ez az első „szunnyadó" csillagtömegű fekete lyuk, amely egyértelműen a galaxisunkon kívül található.

A csillagtömegű fekete lyukak akkor alakulnak ki, amikor nagy tömegű csillagok elérik életük végét, és saját gravitációjuk által összeroskadnak. Ez a folyamat egy kettős rendszerben, vagyis amikor két csillag egymás körül kering, egy fényes társcsillag körül keringő fekete lyukat hagy maga után. A fekete lyuk „szunnyad", ha nem bocsát ki nagy mennyiségű röntgensugárzást, aminek következtében általában felfedezik a fekete lyukakat.

„Hihetetlen, hogy alig ismerünk szunnyadó fekete lyukakat, annak ellenére, hogy a csillagászok milyen gyakorinak gondolják azokat" – magyarázta Pablo Marchant, a kutatás társszerzője. Az újonnan felfedezett fekete lyuk legalább 9 naptömegű, és egy 25 naptömegű forró kék csillag körül kering.

Ez a művészi ábrázolás a VFTS 243 kettős rendszer közelképét mutatja be. A Nagy-Magellán-felhőben, a Tarantula-ködben található rendszert egy 25 naptömegű, forró kék csillag és egy legalább 9 naptömegű fekete lyuk alkotja. A képen a kettős tagjai nem méretarányosak: valójában a kék csillag 200 000-szer nagyobb a fekete lyuknál Forrás: ESO/L. Calçada

A szunnyadó fekete lyukakat különösen nehéz észrevenni, mivel nem igazán lépnek kölcsönhatásba a környezetükkel. „Most már több mint két éve, hogy ilyen feketelyuk-kettős rendszereket keresünk" – mondta Julia Bodensteiner, az ESO németországi tudományos munkatársa. „Nagyon izgatott lettem, amikor hallottam a VFTS 243-ról, amely véleményem szerint az eddigi legmeggyőzőbb jelölt."

Ahhoz, hogy a VFTS 243-at megtalálják, a kollaboráció a Nagy-Magellán-felhő Tarantula-köd nevű régiójában közel 1000 nagy tömegű csillagot vizsgált, olyanok után kutatva, amelyeknek kísérője fekete lyuk lehet. A társobjektumok fekete lyukként való azonosítása extrém nehéz, mivel nagyon sok más magyarázat lehetséges.

„Kutatóként, aki már több potenciális fekete lyukat is megcáfolt az elmúlt években, rendkívül szkeptikus voltam ezzel a felfedezéssel kapcsolatban" – mondta Shenar. A szkepticizmusban osztozott Kareem El-Badry társszerző, az Egyesült Államok-beli Harvard & Smithsonian Asztrofizikai Központ munkatársa, akit Shenar „feketelyuk-pusztítónak" nevez. „Amikor Tomer megkért, hogy ellenőrizzem a találatát, megvoltak a kétségeim. De nem volt olyan elfogadható magyarázatom a kapott adatokra, amely ne tartalmazott volna egy fekete lyukat" – magyarázta El-Badry.

A tőlünk 160 000 fényévre lévő Tarantula-köd a Tejútrendszer kísérőgalaxisának, a Nagy-Magellán-felhőnek a legszebb látványossága Forrás: ESO

Ezzel a felfedezéssel a csapat egyedi betekintést nyerhet a fekete lyukak keletkezésének folyamatába. A csillagászok úgy vélik, hogy a csillagtömegű fekete lyukak haldokló nagy tömegű csillagok összeomlása után formálódnak, azonban bizonytalan az, hogy ezt egy hatalmas szupernóva-robbanás kíséri vagy sem.

„A VFTS 243-ban lévő fekete lyukat létrehozó csillag a jelek szerint mindennemű robbanás nélkül omlott össze" – magyarázta Shenar. „A direkt összeomlás forgatókönyve felbukkant mostanában, de a tanulmányunk talán az egyik legközvetlenebb nyomjelzőt biztosítja. Ennek hatalmas következményei vannak a feketelyuk-összeolvadások eredetére a kozmoszban."

A VFTS 243-ban lévő fekete lyuk felfedezéséhez a Tarantula-ködöt hatévnyi, az ESO VLT Fibre Large Array Multi Element Spectrograph (FLAMES) nevű műszerével való megfigyelését használták.

Kompozitfelvétel a 30 Doradus jelű, Tarantella-köd néven is ismert csillagkeletkezési régióról. Az infravörös tartományban készült háttérfelvétel maga is egy kompozitkép, amit az ESO Nagyon Nagy Távcsövének (Very Large Telescope – VLT) HAWK-I műszerével, valamint a Visible and Infrared Survey Telescope for Astronomy (VISTA) távcső kamerájával rögzítettek a csillagászok. Az infravörös tartományban a csillagokat és a forró gáz rózsaszín felhőit figyelhetjük meg. Az infravörös háttér előtt fényes vöröses-sárgás árnyalatokban láthatjuk az Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) friss adatait. Ezek azok a rendkívül hideg és sűrű tartományok, amelyek a jövőben összeomolhatnak majd, és új csillagok jöhetnek létre belőlük. A köd a benne látható különleges, pókhálószerű képződményeknek köszönheti a nevét Forrás: ESO, ALMA (ESO/NAOJ/NRAO)/Wong et al., ESO/M.-R. Cioni/VISTA Magellanic Cloud survey. Acknowledgment: Cambridge Astronomical Survey Unit

A „feketelyuk-rendőrség" név ellenére a csapat aktívan bátorítja a kutatást, és a reményt, hogy a mai napon a Nature Astronomy folyóiratban megjelenő munkájuk lehetővé teszi más, nagy tömegű csillagok körül keringő csillagtömegű fekete lyukak felfedezését, amelyeknek az elméletek szerint ezrével kell lenniük a Tejútrendszerben és a Nagy-Magellán-felhőben.

„Természetesen azt várom, hogy a területen dolgozó kollégáim részletesen megvizsgálják a munkánk minden részletét, és alternatív modelleket is megpróbálnak felállítani." – összegezte El-Badry. „Nagyon izgalmas részt venni ebben a projektben."