A Hubble űrteleszkóp több mint húsz évnyi archív felvételének és a James Webb űrtávcső legfrissebb megfigyeléseinek köszönhetően a csillagászok végre rábukkantak az Omega Centauri halmaz első csillagtömegű fekete lyukára. Ez a felfedezés azért különösen jelentős, mert a híres gömbhalmaz évtizedeken át rejtette el ezeket az objektumokat, annak ellenére, hogy a modellek szerint mintegy tízezer csillagtömegű fekete lyukat kellene tartalmaznia. A kutatók most egy teljesen új módszerrel, asztrometriai mérésekkel tudták kimutatni a halmaz egyik csillagának rendkívül apró, hosszú távú mozgását, amely egy láthatatlan, hatalmas tömegű égitest jelenlétére utalt.
Az Omega Centauri mintegy 18 ezer fényévre található a Földtől a Kentaur csillagkép irányában, és tízmillió csillagot foglal magába egy mindössze 150 fényév átmérőjű térrészben. Ez teszi a Tejútrendszer legnagyobb ismert gömbhalmazává. Bár a Hubble korábban már talált bizonyítékot egy közepes tömegű fekete lyukra a halmaz középpontjában, a kisebb, csillagtömegű fekete lyukak egészen mostanáig rejtve maradtak a kutatók elől. A most azonosított objektum, az oMEGACat BH-2 jelű égitest az első ebből a „hiányzó” populációból.
A felfedezés kulcsa az volt, hogy a csillagászok nem a fekete lyukak közvetlen sugárzását próbálták észlelni, hanem a körülöttük keringő csillagok mozgását mérték rendkívüli pontossággal. A kutatócsoport a Hubble 2002 és 2023 között készített felvételeit kombinálta a James Webb űrtávcső NIRCam műszerének adataival, és ennek segítségével sikerült feltérképezniük egy látható csillag több mint húsz éven át tartó pályáját. A csillag mozgása egyértelműen egy olyan kísérő jelenlétét jelezte, amely nem bocsát ki elektromágneses sugárzást – vagyis egy fekete lyukat.
Rekordhosszúságú keringési idő és váratlan tömeg
A részletes adatokból kiderült, hogy a látható csillag mintegy 94 évente kerüli meg az oMEGACat BH-2 jelű fekete lyukat, ami a valaha felfedezett leghosszabb keringési idejű fekete lyuk-kettőscsillag rendszerré teszi ezt a párost. Ez a szokatlanul hosszú keringési idő arra utal, hogy a fekete lyuk és a csillag nem együtt születtek, hanem a fekete lyuk később fogta be a csillagot a halmaz sűrű közegében. A kutatók arra is felfigyeltek, hogy a fekete lyuk tömege mindössze 4,46 naptömeg, ami meglepően alacsonynak számít egy olyan környezetben, ahol a csillagok kevés nehéz elemet tartalmaznak.
Korábban a kutatók úgy vélték, hogy a megfigyelt csillag kísérője egy neutroncsillag lehet, ám a pontos asztrometriai mérések egyértelművé tették, hogy a rejtett objektum tömege túl nagy ahhoz, hogy neutroncsillag legyen. Matthew Whitaker, a Utahi Egyetem kutatója és a tanulmány vezető szerzője szerint a Hubble és a Webb adatainak kombinációja nélkül lehetetlen lett volna felfedezni ezt a fekete lyukat, mivel a detektorokon mindössze egy képpont töredékének megfelelő elmozdulásokat kellett kimérniük egy 18 ezer fényévnyi távolságban lévő, rendkívül sűrű csillaghalmazban.
A fekete lyuk alacsony tömege komoly kihívás elé állítja a csillagfejlődési modelleket. Anil Seth, a Utahi Egyetem fizika és csillagászat professzora, a tanulmány társszerzője hangsúlyozta, hogy egy fémekben szegény környezetben, mint amilyen az Omega Centauri, egy ekkora tömegű fekete lyuk kialakulása váratlan eredmény. A kutatók most arra kíváncsiak, hogy pontosan hogyan jöhetett létre ez az objektum, és milyen mechanizmusok játszottak szerepet a kialakulásában.
Mit árul el ez a felfedezés a gömbhalmazok rejtett fekete lyukairól
A számítások szerint az oMEGACat BH-2 fekete lyuk kevesebb mint egymilliárd év múlva szétesik, mivel a halmazban keringő közeli csillagok gravitációs hatása idővel szét fogja szakítani a kettős rendszert. Ez rendkívül rövid élettartamnak számít a halmaz hozzávetőleg 12 milliárd éves korához képest. A kutatók szerint ez a felfedezés segít megérteni, hogyan alakulnak ki és hogyan pusztulnak el a fekete lyukak a sűrű csillaghalmazokban, ami közvetlen hatással van a gravitációs hullámok forrásainak értelmezésére is.
A gömbhalmazokban található fekete lyuk populációk vizsgálata azért kiemelten fontos, mert ezek a környezetek adják a gravitációs hullámokat kibocsátó kettős rendszerek legvalószínűbb születési helyeit. Anil Seth szerint a fekete lyukak kialakulásának és a dinamikus kettős rendszerek létrejöttének megértése alapvető fontosságú ahhoz, hogy a jövőben pontosan értelmezhessük a gravitációs hullámok által hordozott információkat. A mostani felfedezés mindössze az első lépés a halmaz további rejtett fekete lyukainak feltárásában.
A csillagászok a jövőben a Hubble és a James Webb űrtávcsövek segítségével folytatják az Omega Centauri átfésülését, és munkájukat hamarosan a Nancy Grace Roman űrtávcső is támogatja majd, amely 2026 augusztusában indul. Ez az új eszköz a Hubble felbontásával, de annál jóval szélesebb látómezővel fogja rendszeresen leképezni a Tejútrendszer központi vidékét, lehetővé téve további „hiányzó” objektumok felfedezését. A kutatók biztosak abban, hogy ez a felfedezés csak a kezdet, és a következő években számos új fekete lyuk kerülhet elő a sűrű csillaghalmazok rejtett mélyéről.
© : ESA/NASA/MPIA/STScI
Forrás: Universetoday.com
