2016.05.13. - Tombol a szél a legközelebbi fekete lyukak egyike körül

Egy nemzetközi kutatócsoport a 10,4 méteres kanári-szigeteki GTC távcsővel végzett megfigyelések alapján nagy sebességű anyagkiáramlást detektált a V404 Cygni körül, amely a Földhöz legközelebbi fekete lyukak egyike.

A Teo Muñoz Darias (Instituto de Astrofísica de Canarias, IAC) által vezetett nemzetközi kutatócsoport az észleléseket a világ legnagyobb optikai/infravörös távcsövével, a kanári-szigeteki Roque de los Muchachos Observatory (Garafía, La Palma) 10,4 méteres GTC (Gran Telescopio CANARIAS) teleszkópjával végezte 2015 júniusában, amikor a V404 Cygni több, mint 25 év "hallgatás" után intenzív, fényes kitörést produkált. Az optikai tartományban végzett spektroszkópiai mérések alapján a fekete lyukat övező akkréciós korong külső tartományaiban semleges hidrogén és hélium áramlik kifelé jelentős, 3000 km/s sebességgel, amely meghaladja a szökési sebességet, így el tud szökni a fekete lyuk gravitációs teréből. A kitörés végén a GTC-észlelések azt a ködöt is felfedték, amelyet a kiáramló anyag hozott létre. A csoport egyik tagja, Phil Charles (University of Southampton) szerint az anyagkiáramlás léte megmagyarázhatja, hogy a kitörés, amelynek során a luminozitás és a jetek formájában kidobódó anyag tömege folyamatosan változott, fényessége és hevessége ellenére miért volt nagyon rövid, miért tartott csak két hétig.

Ezt a fajta anyagkiáramlást először figyelték meg ilyen típusú rendszerekben, a jelenség alapján a kutatók becslést adhatnak a csillagközi térbe kidobott anyag mennyiségére. Darias szerint a forrás fényessége és a GTC nagy fénygyűjtő felülete nem csak a "szél" detektálását tette lehetővé, hanem a tulajdonságai perces időskálán zajló változásainak kimérését is. A V404 Cygni kitörése, az észlelések és a nyert adatok minősége együttesen segíthetnek annak jobb megértésében, hogy a fekete lyukak az akkréciós korongokon keresztül miként nyelik el az anyagot. Charles and Jorge Casares (IAC) - akik részesei voltak a V404 Cygni 1992-es felfedezésének is - úgy vélik, hogy a V404 Cygni esetében megfigyelt jelenség más, nagy akkréciós koronggal rendelkező fekete lyukak esetében is zajlik.

Fantáziarajz a V404 Cygni fekete lyukat övező akkréciós korongról, amelynek külső részében 3000 km/s sebességgel áramlik kifelé az anyag. Ilyen típusú rendszerekben először detektálták ezt a fajta anyagáramlást.
[Gabriel Pérez, SMM (IAC)]

A Hattyú csillagképben megfigyelhető V404 Cygni kettős rendszer, amelynek egyik komponense egy fekete lyuk. Az ilyen típusú rendszerekben - amelyekből 50-nél kevesebbet ismerünk - a kompakt objektum tömege a Napénak körülbelül 10-szerese. A fekete lyuk folyamatosan anyagot szív el a hozzá nagyon közel keringő kísérőcsillagától, a tömegátadás pedig a körülötte kialakuló korongon keresztül zajlik, amelyben az anyag egyre közelebb spirálozik a fekete lyuk eseményhorizontjához, hogy aztán mögötte végleg eltűnjön a külső szemlélő elől. Az akkréciós korong belső, forróbb része intenzív röntgensugárzást bocsát ki, a külső régiói azonban a látható tartományban is tanulmányozhatók, például a GTC-vel. A tőlünk mintegy 8 ezer fényévre lévő V404 Cygni egyike a Földhöz legközelebbi fekete lyukaknak. Egészen nagy, körülbelül 10 millió kilométer sugarú akkréciós korongja van, így a kitörése minden hullámhossz-tartományban (röntgen, látható, infravörös, rádió) különösen fényes volt.

A 2015. június 15-én 25 évnyi nyugalmi fázis után bekövetkezett kitörés során a V404 Cygni fényessége néhány nap alatt a korábbi egymilliószorosára növekedett, és az égbolt legfényesebb röntgenforrása lett. A GTC június 17-én kezdte meg az észlelését annak a protokollnak alapján, amelyet az IAC munkatársai ilyen esetekre dolgoztak ki ("target of opportunity" program). A megfigyeléseket a GTC OSIRIS (Optical System for Imaging and low-Intermediate-Resolution Integrated Spectroscopy) nevű műszerével végezték, a kitörés két hete alatt minden éjszaka 1-2 órán keresztül. A vizsgálatba bevonták az INTEGRAL és a SWIFT műholdakat, illetve az Egyesült Királyságban működő AMI rádióinterferométert is.

Érdekesség, hogy a GTC-vel 2015. június 27-én nyert adatok egy részét VI. Fülöp spanyol király jelenlétében rögzítették, aki az obszervatórium alapításának 30. évfordulójához kapcsolódó ünnepség miatt tartózkodott La Palma-n, így az uralkodó első kézből kaphatott információt a fekete lyuk által produkált kivételes jelenségről.

Az eredményeket részletező szakcikk a Nature magazinban jelent meg.

Forrás:

• ScienceDaily 2016.05.09.