eso2018hu — Tudományos közlemények

„Elnyújtott” haláltusa: az ESO távcsövei megörökítették egy fekete lyuk által bekebelezett csillag utolsó pillanatait

2020. október 12.

Az Európai Déli Obszervatórium (ESO) és világszerte több más szervezet távcsöveit használva csillagászok egy szupernagy tömegű fekete lyuk által szétszaggatott csillag ritka felvillanását örökítették meg. Jelenleg a 215 millió fényév távolságban bekövetkezett, ún. árapály-katasztrófa (tidal disruption event, TDE) a legközelebbi ilyen jellegű felvillanás, amelyet minden eddiginél részletesebben sikerült tanulmányozni. A kutatás eredményeit bemutató szakcikk ma jelent meg a Monthly Notices of the Royal Astronomical Society folyóiratban.

„Sci-fibe illően hangzik az elképzelés, hogy egy fekete lyuk ’elnyel’ egy közeli csillagot, de valójában tényleg ez történik egy árapály-katasztrófa közben” – kezdi Matt Nicholl, a Birminghami Egyetem (Egyesült Királyság) oktatója, a Royal Astronomical Society kutatási ösztöndíjasa, az új tanulmány vezető szerzője. Azonban ezek az árapály-katasztrófák – amikor a csillag a spagettizálódás néven ismert jelenségnek esik áldozatul, miközben a fekete lyuk elnyeli – nagyon ritkák, és általában a vizsgálatuk sem egyszerű. A kutatócsoport az ESO Nagyon Nagy Távcsövét (VLT) és Új Technológiájú Távcsövét (NTT) fordította a szupernagy tömegű fekete lyuk közelében tavaly feltűnt fényfelvillanás irányába, hogy részleteiben is tanulmányozhassa, mi történik, amikor egy ilyen szörnyeteg elnyel egy csillagot.

A csillagászok pontosan tudják, hogy elméletben minek kell történnie. „Amikor egy peches csillag túlságosan közel kerül egy galaxis centrumában helyet foglaló szupernagy tömegű fekete lyukhoz, annak szélsőségesen erős gravitációs vonzása vékony anyagáramokká szaggatja a csillagot” – magyarázza Thomas Wevers, aki jelenleg az ESO ösztöndíjasa Santiagóban, de a kutatás vezetésekor még a Cambridge-i Egyetem (Egyesült Királyság) Csillagászati Intézetében dolgozott. Amint a csillaganyag vékony foszlányai a spagettizálódás során a fekete lyukba hullanak, fényes energiakitöréseket produkálnak, amelyeket a csillagászok detektálhatnak.

Bár nagy energiájúak és fényesek, eddig a csillagászok nem nagyon tudták tanulmányozni ezeket a fényfelvillanásokat, mivel gyakran por- és törmelékfüggöny rejti el azokat. Most azonban kiderült ennek az álcának az eredete is.

„Úgy gondoljuk, hogy amikor a fekete lyuk felfalja a csillagot, intenzív anyagáramot indíthat el kifelé, amely aztán eltakarja előlünk a kilátást” – magyarázza Samantha Oates, aki szintén a Birminghami Egyetem munkatársa. A csillag anyagának bekebelezése közben felszabaduló energia hajtja kifelé a megmaradt törmeléket.

Maga a mostani felfedezés azért vált lehetővé, mert a csoport által tanulmányozott AT2019qiz katalógusjelű árapály-katasztrófát a csillag szétszakadása után rövid idővel detektálták. „Mivel nagyon korán elcsíptük, valójában láthattuk a por- és törmelékfüggöny legördülését, amint a fekete lyuk útjára indította az erőteljes, 10 000 km/s sebességet is elérő anyagkiáramlást” – emeli ki Kate Alexander, a NASA Einstein-ösztöndíjasa (Northwestern University, Amerikai Egyesült Államok). „Ez az egyedülálló ’függöny mögé kukucskálás’ nyújtotta az első lehetőséget a kilátást eltakaró anyag eredetének megállapításához, illetve tette lehetővé a valós időben történő végigkövetését annak, hogy az miként fedi el a fekete lyukat.”

A csoport az Eridanus csillagkép irányában megfigyelhető spirálgalaxisban feltűnt AT2019qiz jelű felvillanás fényességének felfutását, majd az azt követő halványodást követte hat hónapon keresztül. „Több égboltfelmérő program is detektált az új árapály-katasztrófától származó emissziót, mégpedig nagyon rövid idővel azután, hogy a csillag darabjaira szakadt” – jegyzi meg Wevers. „Azonnal földi és űrtávcsöveket fordítottunk az adott irányba, hogy láthassuk, hogyan keletkezett a fény.”

A következő hónapokban számos észlelés során vizsgálták az eseményt többek között az ESO chilei VLT és NTT távcsöveinek X-shooter és EFOSC2 műszereivel. Az azonnali és kiterjedt ultraibolya, optikai, röntgen- és rádióészlelések először világítottak rá a csillagról kiáramló anyag és a fekete lyuk általi bekebelezés okozta fényes felvillanás közti közvetlen kapcsolatra. „A megfigyelések szerint a csillag tömege nagyjából akkora volt, mint a Napé, és ennek kb. felét veszítette el a milliószor nagyobb tömegű fekete lyukkal történt kölcsönhatás következtében” – mondja Nicholl, aki az Edinburgh-i Egyetem vendégkutatója is.

A kutatás segít a szupernagy tömegű fekete lyukak és az anyag szélsőséges gravitációs viszonyok közötti viselkedésének jobb megértésében. A kutatócsoport szerint az AT2019qiz az árapály-katasztrófák jövőbeli megfigyeléseinek értelmezésében a „rosette-i kő” szerepét töltheti be. Az ESO tervek szerint még ebben az évtizedben üzembe álló Rendkívül Nagy Távcsöve (ELT) lehetővé teszi majd, hogy a kutatók sokkal halványabb és gyorsabban fejlődő árapály-katasztrófákat is detektálhassanak, ezáltal pedig a fekete lyukak fizikájának további rejtélyeit oldják meg.

További információ

A kutatás eredményeit részletező szakcikk „An outflow powers the optical rise of the nearby, fast-evolving tidal disruption event AT2019qiz” címmel a Monthly Notices of the Royal Astronomical Society (doi: 10.1093/mnras/staa2824) szakfolyóiratban jelent meg.

A kutatócsoport tagjai: M. Nicholl (Birmingham Institute for Gravitational Wave Astronomy és School of Physics and Astronomy, University of Birmingham, Egyesült Királyság [Birmingham] és Institute for Astronomy, University of Edinburgh, Royal Observatory, Egyesült Királyság [IfA]), T. Wevers (Institute of Astronomy, University of Cambridge, Egyesült Királyság), S. R. Oates (Birmingham), K. D. Alexander (Center for Interdisciplinary Exploration and Research in Astrophysics és Department of Physics and Astronomy, Northwestern University, Amerikai Egyesült Államok [Northwestern]), G. Leloudas (DTU Space, National Space Institute, Technical University of Denmark, Dánia [DTU]), F. Onori (Istituto di Astrofisica e Planetologia Spaziali (INAF), Róma, Olaszország), A. Jerkstrand (Max-Planck-Institut für Astrophysik, Garching, Németország és Department of Astronomy, Stockholm University, Svédország [Stockholm]), S. Gomez (Center for Astrophysics | Harvard & Smithsonian, Cambridge, Amerikai Egyesült Államok [CfA]), S. Campana (INAF–Osservatorio Astronomico di Brera, Olaszország), I. Arcavi (The School of Physics and Astronomy, Tel Aviv University, Izrael és CIFAR Azrieli Global Scholars program, CIFAR, Toronto, Kanada), P. Charalampopoulos (DTU), M. Gromadzki (Astronomical Observatory, University of Warsaw, Lengyelország [Warsaw]), N. Ihanec (Warsaw), P. G. Jonker (Department of Astrophysics/IMAPP, Radboud University, the Netherlands [Radboud] és SRON, Netherlands Institute for Space Research, the Netherlands [SRON]), A. Lawrence (IfA), I. Mandel (Monash Centre for Astrophysics, School of Physics and Astronomy, Monash University, Ausztrália és The ARC Center of Excellence for Gravitational Wave Discovery – OzGrav, Ausztrália és Birmingham), S. Schulze (Department of Particle Physics and Astrophysics, Weizmann Institute of Science, Izrael [Weizmann]) P. Short (IfA), J. Burke (Las Cumbres Observatory, Goleta, Amerikai Egyesült Államok [LCO] és Department of Physics, University of California, Santa Barbara, Amerikai Egyesült Államok [UCSB]), C. McCully (LCO és UCSB) D. Hiramatsu (LCO és UCSB), D. A. Howell (LCO és UCSB), C. Pellegrino (LCO és UCSB), H. Abbot (The Research School of Astronomy and Astrophysics, Australian National University, Ausztrália [ANU]), J. P. Anderson (European Southern Observatory, Santiago, Chile), E. Berger (CfA), P. K. Blanchard (Northwestern), G. Cannizzaro (Radboud és SRON), T.-W. Chen (Stockholm), M. Dennefeld (Institute of Astrophysics Paris (IAP), és Sorbonne University, Párizs), L. Galbany (Departamento de Física Teórica y del Cosmos, Universidad de Granada, Spain), S. González-Gaitán (CENTRA-Centro de Astrofísica e Gravitação és Departamento de Física, Instituto Superior Técnico, Universidade de Lisboa, Portugália), G. Hosseinzadeh (CfA), C. Inserra (School of Physics & Astronomy, Cardiff University, Egyesült Királyság), I. Irani (Weizmann), P. Kuin (Mullard Space Science Laboratory, University College London, Egyesült Királyság), T. Muller-Bravo (School of Physics and Astronomy, University of Southampton, Egyesült Királyság), J. Pineda (Departamento de Ciencias Fisicas, Universidad Andrés Bello, Santiago, Chile), N. P. Ross (IfA), R. Roy (The Inter-University Centre for Astronomy and Astrophysics, Ganeshkhind, India), S. J. Smartt (Astrophysics Research Centre, School of Mathematics and Physics, Queen’s University Belfast, Egyesült Királyság [QUB]), K. W. Smith (QUB), B. Tucker (ANU), Ł. Wyrzykowski (Warsaw), D. R. Young (QUB).

Az ESO a legfontosabb kormányközi csillagászati szervezet Európában, és messze a legeredményesebb földfelszíni csillagászati obszervatórium az egész világon. Tizenhat tagország támogatja: Ausztria, Belgium, Csehország, Dánia, az Egyesült Királyság, Finnország, Franciaország, Hollandia, Írország, Lengyelország, Németország, Olaszország, Portugália, Spanyolország, Svájc és Svédország. Ezt a sort egészíti ki az ESO obszervatóriumainak befogadóországaként Chile, valamint stratégiai partnerként Ausztrália. Az ESO ambiciózus programjának fő célkitűzése hatékony földi megfigyelő műszerek tervezése, kivitelezése és működtetése annak érdekében, hogy a csillagászok élvonalbeli fontos tudományos felfedezéseket tehessenek. Az ESO vezető szerepet játszik csillagászati együttműködések elősegítésében és szervezésében. Az ESO három világszínvonalú megfigyelő helyet tart fenn Chilében. Ezek: La Silla, Paranal és Chajnantor. Paranalon üzemel a Nagyon Nagy Távcső (VLT), a világ legkorszerűbb, látható hullámhossztartományban üzemelő csillagászati obszervatóriuma, és két égboltfelmérő távcső, az infravörös hullámhossztartományban működő VISTA és az optikai tartományban érzékeny VLT Égboltfelmérő Távcső. Szintén a Paranalon fogja elhelyezni és üzemeltetni az ESO a Déli Cserenkov Távcsőrendszert (CTAS), a világ legnagyobb és legérzékenyebb gammasugárzás-obszervatóriumát. Az ESO vezető résztvevő az ALMA-együttműködésben, ami jelenleg a legnagyobb létező csillagászati projekt. Mindezeken túl épül már a Paranalhoz közeli Cerro Armazones tetején az ESO 39 méteres Rendkívül Nagy Távcsöve (ELT) is. Ez lesz a világ „égre néző legnagyobb szeme”.

Linkek

·      Szakcikk

·      Fényképek a VLT-ről

·      Fényképek az NTT-ről

·      Kutatóknak: Van érdekes eredménye? Küldje el nekünk!

Kapcsolat

Matt Nicholl
School of Physics and Astronomy and Institute of Gravitational Wave Astronomy, University of Birmingham
Birmingham, UK
E-mail: m.nicholl.1@bham.ac.uk

Thomas Wevers
European Southern Observatory
Santiago, Chile
E-mail: Thomas.Wevers@eso.org

Samantha Oates
Institute of Gravitational Wave Astronomy, University of Birmingham
Birmingham, UK
E-mail: sroates@star.sr.bham.ac.uk

Kate Alexander
Center for Interdisciplinary Exploration and Research in Astrophysics and Department of Physics and Astronomy, Northwestern University
Evanston, USA
E-mail: kate.alexander@northwestern.edu

Bárbara Ferreira
ESO Public Information Officer
Garching bei München, Germany
Telefon: +49 89 3200 6670
Mobil: +49 151 241 664 00
E-mail: pio@eso.org

Connect with ESO on social media

Ez az ESO eso2018 sz. sajtóközleményének fordítása

A sajtóközleményről

Közlemény száma:eso2018hu
Név:AT2019qiz
Típus:Local Universe : Star : Evolutionary Stage : Black Hole
Facility:New Technology Telescope, Very Large Telescope
Instruments:EFOSC2, X-shooter
Science data:2020MNRAS.499..482N

Képek

Fantáziarajz egy szupernagy tömegű fekete lyuk árapályereje által szétszaggatott csillagról
Fantáziarajz egy szupernagy tömegű fekete lyuk árapályereje által szétszaggatott csillagról
Az AT2019qiz pozíciója az Eridanus csillagképben
Az AT2019qiz pozíciója az Eridanus csillagképben
Az AT2019qiz környezete az égbolton
Az AT2019qiz környezete az égbolton

Videók

ESOcast 231: „Elnyújtott” haláltusa
ESOcast 231: „Elnyújtott” haláltusa
„Elnyújtott” haláltusa: művészi animáció egy fekete lyuk árapályereje által szétszaggatott csillagról
„Elnyújtott” haláltusa: művészi animáció egy fekete lyuk árapályereje által szétszaggatott csillagról
Ráközelítés az AT2019qiz-re
Ráközelítés az AT2019qiz-re

Tekintse meg