A csillagászok évtizedek óta tanulmányozzák az Omega Centauri nevű hatalmas gömbhalmazt, amely körülbelül 10 millió csillagot foglal magában. A szakemberek régóta gyanították, hogy a halmazban rengeteg, a csillagrobbanásokból visszamaradt fekete lyuknak kell lennie, ám ezek létezésére eddig nem sikerült közvetlen bizonyítékot találniuk. A NASA Hubble űrtávcsövének archív adatai és a James Webb űrtávcső kiegészítő megfigyelései segítségével azonban most először sikerült azonosítani egy csillagtömegű fekete lyukat ebben a különleges csillaghalmazban.
A kutatócsoport egy teljesen új megközelítést alkalmazott, amelyet asztrometriának neveznek. Ez a módszer a csillagok rendkívül apró mozgásának pontos mérésén alapul az idő múlásával. A Hubble több mint húsz évnyi archív felvételének áttanulmányozása után a Webb friss adatait is felhasználták, hogy még pontosabbá tegyék a méréseiket. Ennek eredményeként sikerült azonosítaniuk egy csillagot, amely egy olyan láthatatlan objektum körül kering, amelynek tömege olyan nagy, hogy csakis fekete lyuk lehet.
A felfedezés, amelyet az oMEGACat BH-2 névre kereszteltek, számos meglepetést tartogatott a tudósok számára. A fekete lyuk tömege ugyanis jóval kisebb a vártnál, és a látható csillaggal alkotott kettős rendszerük keringési ideje a valaha ismert leghosszabb a fekete lyukas bináris rendszerek között. A felfedezés nemcsak az Omega Centauri rejtett fekete lyuk populációjának első tagját tárta fel, hanem segít finomítani a fekete lyukak kialakulására vonatkozó elméleteket is az ilyen sűrű csillagkörnyezetekben.
Meglepő tulajdonságok és hosszú keringési idő
A kutatók a Hubble és a Webb rendkívül pontos adatainak köszönhetően képesek voltak feltérképezni a látható csillag pályáját több mint húsz éven keresztül. A megfigyelések során különösen azt az időszakot vizsgálták, amikor a csillag a legközelebb járt a fekete lyukhoz, mert ilyenkor mozgott a leggyorsabban az égen. Az összegyűjtött hatalmas mennyiségű adatból a csapat megállapította, hogy a látható csillag 94 évente egyszer kerüli meg az oMEGACat BH-2 jelű fekete lyukat, ami rekordhosszúságú keringési időt jelent.
A rendkívül hosszú keringési idő fontos támpontot ad a bináris rendszer eredetére vonatkozóan is. A szakemberek szerint a rendszer valószínűleg dinamikusan jött létre, ami azt jelenti, hogy a csillag és a fekete lyuk nem együtt született, hanem később találtak egymásra a sűrű halmazban. A számítások szerint egy ilyen rendszer kevesebb mint egymilliárd évig maradhat fenn, mielőtt a közeli csillagokkal való találkozások szétszakítanák, ami jóval rövidebb idő, mint a halmaz körülbelül 12 milliárd éves kora.
A felfedezés különösen azért fontos, mert a gömbhalmazokban található fekete lyuk populációk megértése kulcsfontosságú a gravitációs hullámok kutatása szempontjából is. A tudósok úgy vélik, hogy az olyan környezetek, mint az Omega Centauri, az elsődleges helyszínei annak, ahol a fekete lyukak összeolvadnak és gravitációs hullámokat hoznak létre. A mostani felfedezés tehát nemcsak egy hiányzó fekete lyukat pótol, hanem új távlatokat nyit a csillaghalmazokban zajló dinamikai folyamatok megértésében is.
A jövőbeli kutatások irányai
A kutatócsoport mostani sikere csak a kezdet, hiszen a Hubble és a Webb űrtávcsövek segítségével tovább folytatják az Omega Centauri vizsgálatát, és más halmazokban is hasonló rendszereket keresnek. A szakemberek különösen nagy várakozással tekintenek a NASA Nancy Grace Roman űrtávcsövének tervezett indulása elé, amely a Hubble-éhoz hasonló felbontással, de sokkal szélesebb látómezővel fogja rendszeresen pásztázni a Tejútrendszer sűrű központi vidékét.
A csillagászok remélik, hogy a Roman űrtávcső rendszeres megfigyeléseinek köszönhetően számos hasonló fekete lyukas bináris rendszert fedezhetnek majd fel. Ez lehetővé teszi, hogy sokkal pontosabb képet kapjanak arról, hogyan alakulnak ki és fejlődnek ezek a különleges kettős rendszerek a sűrű csillaghalmazokban. A mostani felfedezés bizonyította, hogy a több évtizedes archív adatok és a legmodernebb űrtávcsövek kombinációja milyen hatékony eszköz lehet a rejtett fekete lyukak felkutatásában.
A kutatók szerint a felfedezés rávilágított arra is, hogy a korábbi modellek nem minden esetben pontosak, hiszen az oMEGACat BH-2 tömege jóval kisebb a vártnál. Ez azt jelzi, hogy a fémszegény környezetben is kialakulhatnak ilyen fekete lyukak, és a tudósoknak újra kell gondolniuk a kialakulásukra vonatkozó elméleteket. A Hubble és a Webb űrtávcsövek együttműködése tehát nemcsak egy régóta keresett fekete lyukat hozott felszínre, hanem új kérdéseket is felvetett, amelyek tovább mélyítik az univerzum megértését.
© NASA
Forrás: Nasa.gov
