2009.01.28. - Két szupernehéz fekete lyuk egy fényéven belül?

Óriási tömegű fekete lyukakból álló kettős rendszert már többet is ismerünk, most azonban valószínűleg egy olyan akadt közülük horogra, melyben a komponensek távolsága egy fényévnél is kisebb.

A nagy galaxisok centrumaiban helyet foglaló szupernehéz fekete lyukak léte és az összeolvadás galaxisképződésben feltételezett fontos szerepe együttesen azt sugallják, hogy ezen objektumoknak párban is gyakran kell előfordulniuk. Todd Boroson és Tod Lauer (NOAO, Tucson, Arizona) szerint az SDSS J153636.22+044127.0 katalógusjelű kvazár is pont egy ilyen párosra példa, melynek azonban az eddig felfedezett legtöbb hasonló kettősön túlmutató különlegessége, hogy a tagok szeparációja nagyon kicsi, mindössze 0,1 parszek (körülbelül egyharmad fényév) körüli, keringési periódusa pedig körülbelül 100 év. A kisebbik komponens tömege a Napénak mintegy 20 milliószorosa, a nagyobbiké ennek 40-szerese. A szubparszekes pályamérettel az SDSS J153636.22+044127.0 az elméletileg már megjósolt objektumok első azonosított képviselője lehet.

Az NGC 6240 példa a centrumukban egy szupernehéz fekete lyukakból álló kettőst tartalmazó galaxisokra. A kompozit képet a Chandra röntgenteleszkóp és a Hubble űrteleszkóp felvételeiből montírozták össze. A kék színnel kiemelt röntgenemisszió jelöli a szupernehéz fekete lyukakból álló párt.
[NASA/Max Planck Institute for Extraterrestrial Physics]

A jelöltre a kutatók körülbelül 17500 kvazár színképét átvizsgálva bukkantak. Az SDSS (Sloan Digital Sky Survey) felmérés kvazárkatalógusának 5. kiadásából (QC5) kiválasztottak minden olyan objektumot, melynek vöröseltolódása 0,70-nál kisebb, s hozzávették még azokat is, melyeket a végső kiadás (DR7) számára észlelt objektumok közül kvazárként azonosítottak, s melyek vöröseltolódása szintén kisebb, mint 0,70. Az óriási mintában mindössze két olyan objektum található, melynek spektrumában különböző vöröseltolódású színképvonalcsoportok észlelhetők. Az egyik az SDSS J092712.65+294344.0 katalógusjelű, melynek színképében két, keskeny emissziós vonalakból álló alrendszer azonosítható 2650 km/s-os szeparációval, míg a másik az SDSS J153636.22+044127.0 katalógusjelű, melynél három vonalcsoport van, ezek közül kettő széles emissziós vonalakat, a harmadik pedig keskeny abszorpciós vonalakat tartalmaz.

A nagyobb, z=0,3889 vöröseltolódású, a kutatók által "r-rendszer" megjelöléssel azonosított vonalcsoport a hidrogén Balmer-sorozatának széles emissziós vonalaiból (Hα, Hβ, Hγ) és a kis vöröseltolódású kvazárokra jellemző keskeny vonalakból áll. A kisebb, z=0,3727 vöröseltolódású "b-rendszer" szintén tartalmazza a széles Hα és Hβ vonalakat, illetve az ionizált vas (FeII) széles emissziós vonalait, de nincsenek benne keskeny vonalak. A keskeny, erős abszorpciós vonalakból álló "a-rendszer" vöröseltolódása a két főrendszeré között van, z=0,38783, s hat, nem feloldott profilú vonalat tartalmaz. Borosonék szerint az r-rendszer tipikusnak mondható, a b- és az a-rendszer azonban olyan szokatlan tulajdonságokkal bír (például a keskeny vagy tiltott emissziós vonalak, illetve a gazdagalaxis csillagaitól származó azonosítható abszorpció hiánya), ami az ismert kvazárok között egyedivé teszi az objektumot.

Az SDSS J153636.22+044127.0 katalógusjelű kvazár spektrumának részlete. A színképben három, különböző színnel jelölt vonalcsoport azonosítható, melyeknek eltérő a vöröseltolódásuk.
[Boronson és Lauer]

Ha az r- és a b-rendszer emissziós vonalai ugyanazon galaxisban található szupernehéz fekete lyukak körüli területeken gerjesztődnek, akkor erre a legegyszerűbb modell a fekete lyukak gravitációsan kötött kettőse. A kutatók a komponensek tömegét a Hβ vonal félértékszélességéből becsülték annak feltételezésével, hogy az 5100 angströmös hullámhossznál mérhető kontinuum-intenzitáshoz mindkét kvazár tömegével arányos módon járul hozzá. A kettős egyéb paraméterei természetesen az ismeretlen geometriai tényezőktől függenek. A térben véletlen állású körpályát feltételezve az ebből származtatható 45°-os projekciós szög eredményeként V~6·10³ km/s körsebesség, illetve R~3·10¹⁷ cm (~0,1 parszek) pályaméret és T~100 év keringési idő adódik. A projekciós faktor figyelmen kívül hagyásával R~9·10¹⁷ cm és T~500 év a felső határok.

Nem feledkezhetünk el azonban arról a lehetőségről sem, hogy valójában két, véletlenül egy irányban látszó kvazárról van szó. A szerzők számításai szerint ennek esélye körülbelül 3,2·10^-3. Ezt leginkább - igaz, hogy csak tapasztalati alapon - a keskeny vonalak b-rendszerbeli hiánya cáfolja. További észlelésekkel a szoros kettősség megerősíthető vagy elvethető. Nagyfelbontású direkt felvételek kizárhatják ezt a modellt, míg évekre kiterjedő monitorozás során esetleg detektálhatók a pályamozgásban bekövetkező változások. Boronsonék számításai szerint a b-rendszer sebessége évente 100 km/s-mal változik, ami adott esetben minden további nélkül rövid idő alatt kimutatható.

Az eredményeket részletező szakcikk a Nature magazinban fog megjelenni.

Forrás:

• arXiv:0901.3779v1 [astro-ph.GA]