Fekete lyukak szaggatta csillagok

A Massachusettsi Műszaki Egyetem (MIT) kutatója vezette nemzetközi csoport olyan galaxisokat keresett, amelyeket egy-egy szupernagy tömegű fekete lyuk gravitációja által szétszaggatott csillagok jellemeznek. A vizsgálatok során 18 új, ilyen tulajdonságú galaxist azonosítottak. Az árapályerők által szétszaggatott csillagokat jelző eseményeket angol nevük alapján TDE-nek hívják.

Hagyományosan ezeket a galaxisokat látható és röntgen tartományú sugárzás leplezi le, azonban egyes galaxisokban túl sok a por, ami miatt eltűnik szemünk (és műszereink) elől e két típusú sugárzás. A kutatók most újítottak: infravörös tartományban kerestek rá e jellegzetes eseményekre, a sikerük pedig azt jelenti, az új módszer működőképes.

„A források legtöbbjét látható tartományban nem észlelhetjük” – magyarázza Megan Masterson, a kutatás vezetője. „Amennyiben szeretnénk megérteni a TDE-k összes jellemzőjét, valamint felhasználni ezeket a fekete lyukak fejlődésének vizsgálatára, akkor infravörös tartományban kell kutatnunk.”

A kutatók alig egy éve fedezték fel a legközelebbi  TDE-t (a közeli ez esetben relatív) 137 millió fényévre játszódott le tőlünk.

A mostani vizsgálat során a NEOWISE infravörös obszervatórium korábbi felvételeit elemezték a kutatók, egy saját fejlesztésű algoritmus segítségével. Az így azonosított felvillanásokat azután összehasonlították egy galaxisokat tartalmazó katalógus adataival, amelyben az összes, 600 millió fényéven belüli csillagváros szerepel. Miután kb. 1000 efféle, galaxisokhoz köthető villanást láttak, a következő lépés az volt, hogy a villanások közül kiszűrjék azokat, amelyek TDE-k lehetnek. Ehhez el kellett különíteniük például a szupernóva-robbanásokat azoktól az eseményektől, amelyek a galaxisok magjában játszódtak le. Az így kapott maradék esetében már csak az infravörös sugárzás változásainak jellemzőit kellett átvizsgálni: ha egy hirtelen kiugró értéket lassú halványodás követett. A fekete lyuk által szétszakított csillag a lyuk körüli akkréciós korongot kb. 1000 Kelvin-fokos hőmérsékletűvé fűti, majd e forróság fokozatosan csillapodik.

Összesen 18 ilyen jelet azonosítottak a kutatók, majd a galaxisokat ellenőrizve kiderült, hogy ezek mindenféle galaxistípusban előfordultak, beleértve a porban gazdagokat is, amelyekről korábban nem lehetett ilyen jeleket kinyerni. Ez azért fontos, mert a korábbi, csak a látható és röntgen tartományban felfedezett TDE-k alapján még csak bizonyos, meglehetősen ritka galaxistípusokban látták ezeket az eseményeket.

Emellett a kutatásnak még egy hasznos hozadéka van: megtalálták azt a „hiányzó” energiát, amit a számítások alapján sejteni lehetett, ám a korábbi TDE-vizsgálatokban nem sikerült megfigyelni. A kutatók szerint a titok nyitja a galaxisokban lévő por, ez ugyanis nemcsak a látható és a röntgen tartományú sugárzást nyeli el, hanem az extrém ultraibolyát is. Ennek mennyisége pedig megfelel a „hiányzó” energia mennyiségének.

A harmadik fontos pont az eredményekben az volt, hogy az így talált események gyakoriságát is meg tudták mondani a kutatók: egy-egy galaxisban átlag 50 ezer évente tép szét egy csillagot a központi fekete lyuk. Ez szintén olyan számadat, amelyre a korábbi modellszámítások már utaltak, ám eddig nem tudták igazolni a modellek helyességét e téren.

Egy-egy ilyen TDE egy évtől akár egy évtizedig is eltarthat. 1996 óta mintegy 100 efféle eseményt fedeztek már fel, ám biztos, hogy rengeteg maradt észrevétlen is, az elméleti számítások ennél mintegy tízszer nagyobb mennyiséget vártak. Az infravörös tartomány már jelentősen csökkentette az eltérést az elmélet és a gyakorlatban észleltek között.

A kutatók hamarosan a James Webb-űrteleszkóp segítségével is megfigyeléseket végezhetnek, így remélhetőleg még többet meg lehet majd tudni ezekről a ritka eseményekről.