2009.07.02. - Közepes tömegű fekete lyukat fedeztek fel

Az ESA XMM-Newton röntgentávcsövének adatai alapján egy távoli galaxisban egy körülbelül 500 naptömegnyi fekete lyukat azonosítottak, ami a hiányzó láncszem lehet a csillagméretű és a szupernehéz fekete lyukak között.

A csillagméretű, körülbelül 3 és 20 naptömeg közötti és a szupernehéz, néhány millió és néhány milliárd naptömeg közötti, galaxisok középpontjában helyet foglaló fekete lyukak létezése régóta ismert. Mivel a két típusú fekete lyuk tömege közt óriási különbség van, a szakemberek úgy vélik, hogy léteznie kell egy harmadik, közepes tömegű típusnak is, melynek mérete a száz és a néhány százezer naptömeg közé esik. Mostanáig azonban nem sikerült ennek az új típusnak egyetlen képviselőjét sem minden kétséget kizáróan azonosítani. Sean Farrell (University of Leicester) és kutatócsoportja az ESA XMM-Newton röntgenteleszkópjának arvhív adatait elemezve azonban a keresett neutroncsillagok és fehér törpék mellett egy olyan objektumra is rábukkantak, ami az eddigi legígéretesebb jelölt az első közepes tömegű fekete lyuk pozíciójára.

Fantáziarajz a HLX-1 objektumról (kék csillag a galaxis centrumától balra felfele). A HLX-1 az ESO 243-49 katalógusjelű spirálgalaxis külső részén helyezkedik el, s jelenleg a legígéretesebb jelölt az első közepes tömegű fekete lyuk pozíciójára.
[Heidi Sagerud]

A HLX-1 (Hyper-Luminous X-ray source 1) jellel ellátott objektum a 290 millió fényévre található ESO 243-49 katalógusjelű galaxis "külvárosában" van. Ha az újonnan azonosított forrás távolsága valóban ekkora (azaz tényleg az adott galaxis része, s nem csak abban az irányban látszik), akkor röntgenluminozitása a Nap energiakibocsátásának 260 milliószorosa.

Az adatok elemzése során a csoport azt találta, hogy a HLX-1 röntgensugárzásának jellemzői, például intenzitásának változása csak egy anyagot elnyelő fekete lyuk feltételezésével magyarázhatók. A mért intenzitásértékek túl alacsonyak voltak ahhoz, hogy az objektum a Tejútrendszer része legyen, illetve a rádió- és látható tartománybeli emisszió hiánya alapján azt sem valószínűsítik, hogy egy háttérgalaxis objektumáról lenne szó. Akkor viszont HLX-1 csak az ESO 243-49 galaxishoz tartozhat. Ennek centrumától azonban messze van, így nyilván nem lehet a gazdagalaxis szupernehéz centrális fekete lyuka, átlagos röntgenfényessége pedig jóval meghaladja a csillagméretű fekete lyukak körüli akkréciós korongból származó röntgenintenzitások elméleti - maximális anyagbeáramlási ütem melletti - felső határát.

Az objektumot az XMM-Newton 2004. november 23-án detektálta először. 2008. november 28-án Farrellék a távcsővel újra észlelték a forrást, hogy megbizonyosodjanak arról, valóban egyetlen objektumról, s nem halványabb források halmazáról van szó. A két mérés adatait összehasonlítva azt találták, hogy a röntgenintenzitás jelentősen változik. Ez alapján azt a következtetést vonták le, hogy valóban egyetlen objektummal állunk szemben, melynek intenzív röntgensugárzására az egyetlen lehetséges magyarázat egy körülbelül 500 naptömegnyi fekete lyuk feltételezése. Az eddig felfedezett néhány közepes tömegű fekete lyuk jelölt tulajdonságai más elméletekkel is értelmezhetők voltak. A HLX-1 azért tűnik ki közülük, mert intenzitása majdnem egy nagyságrenddel meghaladja a többiét, így az eddigi legígéretesebb jelölt akadt horogra vele.

Míg abban általános az egyetértés, hogy a csillagméretű fekete lyukak nagytömegű csillagok szupernóva-robbanásának maradványai, a szupernehéz fekete lyukak kialakulásának módja még egyáltalán nem tisztázott. Az egyik lehetőség a közepes tömegű fekete lyukak összeolvadása lenne. Ezen elképzelés igazolásához természetesen elsőként a közepes méretű lyukak létét kellene bizonyítani. Ha ez kétséget kizáróan sikerül, közelebb juthatunk a Tejútrendszer centrumában helyet foglaló szupernehéz fekete lyuk kialakulásának megértéséhez is.

Az eredményeket részletező szakcikk a Nature magazin 2009. július 2-i számában jelent meg.

Forrás:

• ESA News 2009.07.01.