2009.12.24. - Fekete lyuk - közelebb, mint gondolnánk

A csillagászati gyakorlatban általában szokásos pontossághoz képest jóval kisebb hibával sikerült meghatározni egy fekete lyuk távolságát, ami alapján az objektum sokkal közelebb van, mint ahogyan korábban gondolták.

Egy nemzetközi kutatócsoportnak 6%-nál kisebb hibával sikerült meghatározni egy fekete lyuk Földtől mért távolságát. A maga nemében egyedi, a vizsgált objektum természetével kapcsolatos matematikai modellekre nem, csak a klasszikus parallaktikus módszerre támaszkodó mérés szerint a fekete lyuk a korábban gondoltnál jóval közelebb, körülbelül 7800 fényévre van tőlünk. A rendkívül jelentős előrelépésnek számító eredményt a Peter Jonker (SRON Netherlands Institute for Space Research) által vezetett csoport a fekete lyukat tartalmazó, V404 Cygni jelű kettős rendszer rádióemissziójának vizsgálatával érte el. A nagy pontossággal megmért távolság nem csak a fekete lyukak rotációjának tanulmányozása, hanem a fejlődésük jobb megértése szempontjából is igen fontos.

Fantáziarajz egy fekete lyukról és környezetéről.
[SRON Netherlands Institute for Space Research]

Csillagászati távolságok meghatározásának egyik, pusztán geometriai megfontolásokon alapuló módszere a parallaktikus elmozdulás meghatározása, azaz annak a kicsiny szögnek a megmérése, ami alatt a földpálya sugara látszana a vizsgált objektumról nézve. Mivel a szögmérés pontossága korlátozott, a módszer hatótávolsága is az. Az optikai tartományban űreszközökre szerelt műszerekkel ma már néhány ezred ívmásodperces parallaktikus szögek is mérhetőek (a közeljövőben pedig még ennél egy nagyságrenddel kisebbek is), így a módszerrel jelenleg 1-2 ezer fényéves térrészben határozhatók meg a távolságok. A rádiótartományban nagy bázisvonalú interferometriás módszerrel elérhető szögfelbontás azonban ennél nagyobb távolságok meghatározását is lehetővé teszi.

A V404 Cygni egy olyan kettős rendszer, melynek egyik komponense a fekete lyuk, ami folyamatosan anyagot szív át a kísérőjéről. Mielőtt a fekete lyukba hullana, ez az anyag először egy ún. akkréciós korongban gyűlik, s abban spirálozik a lyuk fele, hogy abban végleg eltűnjön előlünk. A folyamat jelentős intenzitású röntgen- és rádiósugárzás kibocsátásával jár, a fekete lyukról tulajdonképpen ezen sugárzások detektálásával szerezhetünk tudomást, elemzésükkel pedig bővebb információt.

Jonkers és munkatársai a kettős parallaxisát a High Sensitivity Array rádióteleszkóp-rendszer (Robert C. Byrd Green Bank Telescope; NAIC Arecibo Observatory, Puerto Rico; NRAO Very Large Array; NRAO Very Long Baseline Array; Max-Planck-Institut für Radioastronomie, Bonn) megfigyelései alapján tudták meghatározni. A körülbelül 7800 fényévnek adódott új távolság valamivel több, mint a korábban becsült fele. A kutatók úgy gondolják, hogy a V404 Cygni távolságának eddigi felülbecslése az adott irányban elhelyezkedő csillagközi por abszorpciójának és szórásának alulbecsléséből adódott, ami akár 50 százalékos hibát is okozhat, szemben az új távolság mindössze 6 százalékos pontatlanságával.

A mérésekből a kutatók azt is meg tudták határozni, hogy a fekete lyuk egy szupernóva-robbanás kövekeztében jött létre, s körülbelül 40 km/s-os sebességgel mozog. A kettős ezt az impulzust szintén a robbanás eredményeként szerezte. Jonker szerint ezen információk birtokában jobban felvázolható a kistömegű fekete lyukak fejlődése. Lehetőség nyílhat például annak megválaszolására, hogy mi a különbség azon fekete lyukak között, melyek egy szupernóva-robbanás után jönnek létre, illetve robbanás nélküli direkt kollapszus során alakulnak ki. Az elméletek alapján az várható, hogy az első csoportba tartozó objektumok a robbanás eredményeként egy nagy kezdőimpulzust kaphatnak, s emiatt nagyon nagy sebességgel távolodnak a katasztrófa helyszínétől. Érdekesség, hogy a V404 Cygni fekete lyuka ebbe a csoportba tartozik, de mégsem kapott nagy "kezdő rúgást".

Forrás:

• ScienceDaily 2009.12.14.
• arXiv:0910.5253v1 [astro-ph.HE]