Szabadon kóborló fekete lyukra bukkanhattak

A fekete lyukakat nem tudjuk közvetlenül megfigyelni, csak az általuk keltett hatások révén, például, ha van egy társuk, amelytől anyagot vonnak el. Azonban a feltételezések szerint galaxisunk teli lehet a kicsike, legtöbbször magányos, így csak különleges esetben megpillantható fekete lyukakkal. A Hubble-űrteleszkóp weboldalának beszámolója ahhoz hasonlítja a fekete lyuk sűrűségét, mintha egy hadiflottát tömörítenének egy kosárlabdába. Egy magányos fekete lyuk általában többszörös naptömegű objektum, amelynek erős gravitációja elgörbíti a teret maga körül, s a csillagfény útja is kitér e hatás következtében, s ez teszi lehetővé, hogy észleljük őket.

A csillagászok szerint százmilliónyi ilyen fekete lyuk is róhatja útját galaxisunk százmilliárd csillaga közt, ám az észlelésük elképesztően nagy kihívás. Azonban nemrégiben talán mégis sikerült, annak köszönhetően, hogy egy tőlünk nézve a feltételezett fekete lyuk mögött elhaladó csillag fényét egy kis időre felerősítette és kitérítette a gravitáció. A kutatóknak hosszas megfigyelési és mérési munkával sikerült, a Hubble kiváló felbontásának köszönhetően ezt detektálni. A fekete lyuk jellegzetes módon térítette ki a csillag fényét, ez pedig más lehetséges gravitációs lencsehatást kiváló objektumokat kizár.

Mintegy 6 éven át tartó megfigyelések sorozatával sikerült először, közvetlen módon bizonyítani, hogy egy magányos fekete lyuk vándorol galaxisunkban, a csillagközi térben, a láthatatlan objektum tömegének megmérésével. Az ilyen kicsike, néhány csillagtömegű fekete lyukakra eddig csak társcsillagok révén bukkantunk rá, így a mostani igazi különlegesség.

A most felfedezett fekete lyuk a Tejútrendszer Carina-Sagittarius karjában található, mintegy 5000 fényév távolságban van, de a felfedezés statisztikailag azt jelenti, hogy a legközelebbi csupán 80 fényévre lehet tőlünk (a legközelebbi csillagszomszédunk, a Proxima Centauri 4 fényévre van). A hasonló magányos fekete lyukak olyan óriáscsillagokból jönnek létre, amelyek tömeg kb. 20 naptömegnyi, Miután szupernóva-robbanásban befejezték csillaglétüket, a maradványaik rendkívül sűrűvé nyomódnak össze saját gravitációjuknak köszönhetően. Mivel a robbanás nem teljesen szimmetrikus, a keletkező fekete lyuk lendületet kapva útnak indul a galaxisban.

Számos földi teleszkóp figyeli a Tejútrendszer csillagokban gazdag központi régióját azon jelek után kutatva, amelyek fekete lyukra utalnak, majd a Hubble segítségével követéses vizsgálatokat végeznek, hogy igazolják – vagy cáfolják – a feltételezést. Jelenleg is ilyen módszerrel bukkantak rá a kóborra, a Hubble-t is üzemeltető STScI és a Berkeley Egyetem egy-egy kutatócsoportja is vizsgálatokat végzett az egyik lehetséges objektumon, és bár kis eltérések vannak a kapott eredményeikben, mindkét csapat arra jutott, hogy kóbor fekete lyukat sikerült azonosítani.

A gravitációs mikrolencsézés módszere a következő: egy távoli objektumot, pl. exobolygót úgy igyekszünk megfigyelni, hogy megvárjuk, míg egy nagyobb tömegű másik objektum elhalad a cél és a Föld között. A nagy tömegű köztes objektum gravitációja eltéríti és felerősíti a távolabb lévő célobjektum fényét, s így láthatóvá teszi a láthatatlant. Most azonban nem a hátrébb elhelyezkedő objektumra voltak kíváncsiak a csillagászok, hanem arra, amely a lencsehatást kiváltotta. Az eddig megvizsgált mintegy 30 ezer mikrolencsézéses eset közt, amit a fekete lyuk keltett, egészen egyedi ujjlenyomattal rendelkezik. Több mint 200 naposra nyújtja el a fekete lyuk nagyon erős gravitációja a csillag fényét, s szintén a fekete lyuk lehetőségét erősíti az, hogy a csillag színe nem változott – egy másik csillag hatására ez ugyanis átalakulna, a két egymás előtt lévő csillag fénye összegződne – most azonban nem következett be ilyesmi. Esetünkben 270 napon át lehetett a háttérben lévő csillag elnyújtott fényét észlelni.

A Hubble segítségével a fekete lyuk tömegét és mozgását is meghatározhatták, precíz méréseket végezve azon, hogy mennyire térítette ki a csillag fényét a fekete lyuk. Az egyik kutatócsoport szerint 7 naptömegnyi, ez egyértelműen a fekete lyuk tartományába esik, a másik kutatócsoport szerint 1,6-4,4 naptömegnyi, ez esetben a nagyobb tömeg fekete lyukat, a kisebb tömeg neutroncsillagot jelent. A fekete lyuk sebességére 160 ezer kilométer per órát kaptak a kutatók, ez pedig gyorsabb más csillagokénál a galaxisunk azon régiójában (nagyjából annyit jelent, mintha 3 óra alatt eljuthatnánk a Holdra).

Akár fekete lyuk, akár neutroncsillag is az adott objektum, mindenképp ez az első olyan észlelés, amely egy magányos, sötét, csillag méretű objektumot e módszerrel detektált.