Egy mohó fekete lyuk szabályosan felfalt egy csillagot, és a drámát még a Földről is lehetett látni

Túl közel került egy csillag egy távoli, szupermasszív fekete lyukhoz, ami szétszakította a csillagot, és ez akkora elektromágneses jelet produkált, hogy még a földi teleszkópok és űrtávcsövek is meg tudták figyelni – derül ki a szerdán a Nature és a Nature Astronomy folyóiratokban közölt tanulmányokból.

photo_camera Művészi illusztráció a fekete lyuk által szétszakított csillagról Fotó: Carl Knox

Igor Andreoni, a Marylandi Egyetem csillagásza és kollégái 2022. február 11-én észlelték az esemény során keletkező fényt a San Diegó-i Palomar Obszervatórium Zwicky Transient Facility nevű optikai teleszkóprendszerével, ami az égbolt viszonylag nagy részét figyeli, és kifejezetten az ehhez hasonló különleges kozmikus történések rögzítésére szolgál.

A jel forrása a Földtől 12,4 milliárd fényévre található, egy távoli galaxisban. Ez a valaha megfigyelt legtávolabbi olyan eset, amikor egy fekete lyuk ár-apály erői szétszakítottak egy csillagot (tidal disruption event). Az eddig a legjobban vizsgált hasonló csillagszétszakítási esemény a 2011-es Swift J1644+57 volt, amit a NASA Neil Gehrels Swift obszervatórium űrtávcsövén elhelyezett Swift Burst Alert teleszkóp észlelt.

Az ilyen kozmikus események betekintést adnak a kutatóknak abba, hogy miként kebelezik be a körülöttük elterülő anyagot a szupermasszív fekete lyukak. Ezek a legtöbb galaxis, így a Tejútrendszerünk középpontjában is megtalálhatók: ez első ilyen felvételt májusban közölte az eseményhorizont-teleszkóp kollaboráció.

photo_camera A Tejútrendszer központi fekete lyuka, a Sagittarius A* Fotó: Event Horizon Telescope kollaboráció

Különböző hullámhosszokon végzett megfigyelések segítettek összerakni, hogy mi történt

A különleges, gyorsan felfényesedő, majd kissé elhalványuló AT2022cmc jelforrást első észlelése után más obszervatóriumok is szinte azonnal elkezdték megfigyelni. Ebben segített az is, hogy megjelenése után a teleszkópokkal és űrtávcsövekkel még napokig lehetett látni.

Ezek közt volt a röntgen tartományban vizsgálódó, már említett Neil Gehrels Swift obszervatórium, valamint az Új-Mexikóban található Very Large Array rádiótávcső-rendszer is. A forrás távolságát az európai déli obszervatórium Nagyon Nagy Távcsője (Very Large Telescope, VLT) segítségével határozták meg a szakemberek.

photo_camera Az amerikai űrügynökség Neil Gehrels Swift Observatory űrtávcsöve Fotó: NASA

Az eltérő hullámhosszokon végzett megfigyelések egybehangzóan támogatják a feltételezést, miszerint a jel úgy keletkezett, hogy egy fekete lyuk szétszakított egy csillagot. Amikor ugyanis a fekete lyukak gravitációja csillagokat vonz magához, azok szétszakadhatnak, és összetevő anyagaik a fekete lyuk akkréciós korongjára (más néven anyagbefogási korongjára) zuhanhatnak, ami magát az eseményhorizont által határolt fekete lyukat veszi körül.

Az akkréciós korongból ilyenkor ritka esetekben nagy energiájú, ionizált anyagból álló relativisztikus nyalábok (relativistic jet) fújhatnak ki, amelyek közel fénysebességgel haladnak. Ebben az esetben a nyaláb nagyjából éppen a Föld felé irányult, és elképesztő energiájú volt: a jel a röntgen- és a rádiótartományban a nagyon távoli galaxisokból érkezők közül a valaha megfigyelt egyik legerősebb volt.

photo_camera Az európai déli obszervatórium (ESO) nagyon nagy teleszkóprendszere (VLT) Fotó: Gerhard Huedepohl

„Mivel eddig nagyon kevés ilyen relativisztikus nyalábbal járó, ár-apályos szétszakítási eseményt figyeltek meg a kutatók, ezek továbbra is kevéssé értett, nagyon különleges események” – mondta Nial Tanvir, a Leicesteri Egyetem csillagásza, aki a VLT teleszkóppal végzett megfigyeléseket vezette.

A jel tulajdonságai alapján a legvalószínűbb forgatókönyv az, hogy az egy távoli galaxis középpontjában található fekete lyukból indult ki, amit a neki otthont adó galaxisban található por szerencsésen nem takart el előlünk. A kutatók azt is kiszámolták, hogy ilyen esemény valóban nagyon ritkán történik, és az ár-apályos szétszakítási eseményeknek csak 1 százaléka eredményez relativisztikus nyalábokat.

Naphoz hasonló csillagot falt fel

Dheeraj Pasham, a Massachusettsi Műszaki Egyetem, az MIT asztrofizikusa és kollégái az esemény modellezésével a relativisztikus nyalábok viselkedését kívánták megérteni, és a jelet kiváltó objektumokról szerettek volna többet megtudni. Kiderült, hogy a szupermasszív fekete lyuk által felfalt csillag a Naphoz hasonló lehetett, a fekete lyuk pedig kategóriájához képest viszonylag kis tömegű.

A mérések alapján a relativisztikus nyaláb energiájának túlnyomó részéért az általa szállított anyag – elektronok és protonok – és nem a mágneses tér feleltek. Ez a kutatók szerint nem illeszkedik az ilyen nyalábokról alkotott általános elméleti képhez, amiben a mágneses térnek a megfigyeltnél nagyobb szerep jut. Így a kutatás nemcsak a fekete lyukak, hanem az ilyen különleges relativisztikus nyalábok természetét is segít megvilágítani.

Kapcsolódó cikkek a Qubiten: