eso2116hu — Tudományos közlemények

Tejútrendszeren kívüli csillaghalmazban találtak rejtőzködő fekete lyukat

2021. november 11.

Az Európai Déli Obszervatórium VLT távcsőegyüttesével (ESO VLT) a Tejútrendszeren kívül fedeztek fel egy csillagtömegű fekete lyukat, mégpedig a közvetlen közelében található csillag mozgására gyakorolt hatása alapján. Ez az első eset, hogy az alkalmazott eljárást saját galaxisunkon kívüli fekete lyuk azonosítására használták. A módszer kulcsfontosságú lehet a Tejútrendszerben és a közeli galaxisokban rejtőzködő fekete lyukak detektálásában, és segíthet annak jobb megértésében is, hogy miként keletkeznek és fejlődnek ezek a rejtélyes objektumok.

Az újonnan felfedezett fekete lyuk a több ezer csillagból álló NGC 1850 katalógusjelű halmazban bújik meg, amely a Tejútrendszer egyik kísérőgalaxisában, a nagyjából 160 ezer fényévre lévő Nagy-Magellán-felhőben található.

„Ahogyan Sherlock Holmes kapta el a bűnözőket árulkodó nyomaik alapján, olyan alapossággal vizsgáltunk meg minden egyes csillagot ebben a halmazban, hogy bizonyítékot találjunk az egyébként nem látható fekete lyukak jelenlétére” – kezdi Sara Saracino, a liverpooli John Moores Egyetem Csillagászati Kutatóintézetének munkatársa, a Monthly Notices of the Royal Astronomical Society című szaklapban közlésre elfogadott közleményt megalapozó kutatás vezetője. „Az itt bemutatott eredményben csak egyetlen »körözött gyanúsított« elfogásáról számolhatunk be, de ha egyet elkaptunk, jó esély van arra, hogy több is horogra akad, akár más halmazokban is.”

A csoport által lenyomozott első „gyanúsított” tömege kb. 11-szerese a Napénak. A csillagászokat nyomra vezető „füstölgő puskacső” pedig a fekete lyuknak a körülötte keringő öt naptömegű csillagra gyakorolt gravitációs hatása volt.

A csillagászok már korábban is kimutattak ilyen „csillagtömegű” fekete lyukakat a közeli galaxisokban az anyagelnyelés közben kibocsátott röntgensugárzás vagy a fekete lyukak egymással, illetve neutroncsillagokkal történő összeolvadása közben keletkező gravitációs hullámok detektálása alapján.

A legtöbb csillagtömegű fekete lyuk azonban se röntgensugárzás, se gravitációs hullámok formájában nem ad hírt magáról. „A túlnyomó többség csak dinamikai hatások alapján érhető tetten” – mondja a csoport egyik tagja, Stefan Dreizler, a Göttingeni Egyetem kutatója. „Ha egy csillaggal kettős rendszert alkotnak, akkor annak mozgására kicsiny, ám detektálható hatást gyakorolnak, így kifinomult műszerekkel megtalálhatjuk őket.”

A Saracino és csoportja által alkalmazott dinamikai módszer sok további fekete lyuk megtalálását is lehetővé teszi, így hozzájárulhat titkaik megfejtéséhez. „Minden egyes detektálásunk fontos lépés lesz a csillaghalmazok és a bennük megbújó fekete lyukak megértésében” – teszi hozzá a tanulmány egyik társszerzője, Mark Gieles, a barcelonai egyetem munkatársa.

Az eredmény mérföldkő abban az értelemben, hogy az NGC 1850-ben talált fekete lyuk az első, amelyet egy fiatal csillaghalmazban detektáltak. (A halmaz nagyjából 100 millió éves, ami csillagászati időskálán mindössze egy szempillantás.) A csoport dinamikai módszerét hasonló csillaghalmazokban alkalmazva akár még fiatalabb fekete lyukak is detektálhatók lesznek majd, új megvilágításba helyezve ezzel a fejlődésükről alkotott elképzeléseinket. Az idősebb halmazokban található nagyobb és öregebb fekete lyukakkal összehasonlítva őket a csillagászok jobban megérthetik, hogy csillagok elnyelésével és más fekete lyukakkal történő összeolvadással hogyan növekednek ezek az objektumok. A csillaghalmazok fekete lyukainak demográfiai felmérésével pedig a gravitációshullám-források eredetére vonatkozó tudásunkat pontosíthatjuk. 

A vizsgálat során a kutatócsoport a chilei Atacama-sivatagban működő VLT távcsőegyüttes MUSE (Multi Unit Spectroscopic Explorer) műszerével két év alatt rögzített adatokat használta. „A MUSE lehetővé tette, hogy olyan zsúfolt területeket is tanulmányozhassunk, mint a csillaghalmazok központi régiói, minden csillag fényét külön-külön elemezve. Az eredmény: információ több ezer csillagról egyetlen »lövéssel«, ami legalább tízszer hatékonyabb, mint amilyen bármely más műszerrel lehetett volna” – teszi hozzá Sebastian Kamman, a liverpooli csillagászati kutatóintézet munkatársa, nagy tapasztalatú MUSE-szakértő. A csapat így szúrhatta ki azt a furcsa csillagot, amelynek sajátos mozgása elárulta a fekete lyuk jelenlétét. A Varsói Egyetem OGLE (Optical Gravitational Lensing Experiment) projektje és a (NASA/ESA) Hubble-űrtávcső adatai alapján a fekete lyuk tömegét is meg tudták határozni, ami egyben a felfedezést is megerősítette.

Az ESO szintén Chilében épülő, és a tervek szerint az évtized vége felé munkába álló Rendkívül Nagy Távcsöve (ELT) még több rejtőzködő fekete lyuk azonosítását teszi majd lehetővé. „Az ELT kétségkívül forradalmasítani fogja ezt a területet” – emeli ki Saracino. „Segítségével lényegesen halványabb csillagokat is észlelhetünk majd ugyanabban a látómezőben, de jóval nagyobb távolságban lévő gömbhalmazokban is jó eséllyel kereshetjük a fekete lyukakat.”

További információ

A kutatás eredményeit bemutató tanulmány a Monthly Notices of the Royal Astronomical Society című szaklapban fog megjelenni.

A kutatócsoport tagjai: S. Saracino (Astrophysics Research Institute, Liverpool John Moores University, Egyesült Királyság [LJMU]), S. Kamann (LJMU), M. G. Guarcello (Osservatorio Astronomico di Palermo, Palermo, Olaszország), C. Usher (Institutionen för astronomi, Oskar Klein Centrum, Stockholms universitet, Stockholm, Svédország), N. Bastian (Donostia International Physics Center, Donostia-San Sebastián, Spanyolország, Basque Foundation for Science, Bilbao, Spanyolország & LJMU), I. Cabrera-Ziri (Astronomisches Rechen-Institut, Zentrum für Astronomie der Universität Heidelberg, Heidelberg, Németország), M. Gieles (ICREA, Barcelona, Spanyolország és Institut de Ciències del Cosmos, Universitat de Barcelona, Barcelona, Spanyolország), S. Dreizler (Institut für Astrophysik, Georg-August-Universität Göttingen, Göttingen, Németország [GAUG]), G. S. Da Costa (Research School of Astronomy and Astrophysics, Australian National University, Canberra, Ausztrália), T.-O. Husser (GAUG) és V. Hénault-Brunet (Department of Astronomy and Physics, Saint Mary’s University, Halifax, Kanada).

Az Európai Déli Obszervatórium (ESO) a világ összes tudósa számára lehetővé teszi az Univerzum titkainak mindenki javát szolgáló kutatását. A legkorszerűbb földfelszíni obszervatóriumokat tervezi, építi és üzemelteti, amelyek segítségével a csillagászok nem csak izgalmas kérdésekre keresik a válaszokat, de egyre több érdeklődőt vonnak a csillagászat bűvkörébe is, mindezt széles nemzetközi együttműködés keretében. Az 1962-ben kormányközi szervezetként létrejött ESO ma 16 tagállam támogatásával működik. Ezek Ausztria, Belgium, a Cseh Köztársaság, 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 főhadiszállása, látogatóközpontja és planetáriuma, az ESO Supernova Németországban, München közelében, míg a távcsövek a világ legjobb feltételeket kínáló észlelőhelyeinek egyikén, a chilei Atacama-sivatagban működnek. Az ESO három észlelőhelyet tart fenn, ezek La Silla, Paranal és Chajnantor. Paranalon működik a Nagyon Nagy Távcső (VLT) és annak interferométere (VLTI), valamint két égboltfelmérő távcső, az infravörös hullámhossztartományban dolgozó VISTA és a látható 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. Nemzetközi partnereivel együttműködésben az ESO két, a milliméteres és a szubmilliméteres tartományban érzékeny berendezést is üzemeltet, az APEX antennát és az ALMA antennarendszert a Chajnantor-fennsíkon. Paranal közelében, a Cerro Armazones csúcson pedig már épül a világ „égre néző legnagyobb szeme”, az ESO Rendkívül Nagy Távcső (ELT). Az összes telephely napi működésének támogatását, valamint a kapcsolattartást a chilei partnerekkel és a társadalommal az ESO santiagói irodái segítik Chile fővárosában.

Linkek

·      Szakcikk

·      Képek a VLT-ről

·      Információk az ESO Rendkívül Nagy Távcsövéről

·      Újságíróknak: Iratkozzon fel, hogy már az embargo alatt saját nyelvén olvashassa a közleményeinket!

·      Kutatóknak: Van érdekes eredménye? Küldje el nekünk!

Kapcsolat

Sara Saracino
Astrophysics Research Institute, Liverpool John Moores University
Liverpool, United Kingdom
E-mail: S.Saracino@ljmu.ac.uk

Sebastian Kamann
Astrophysics Research Institute, Liverpool John Moores University
Liverpool, United Kingdom
E-mail: S.Kamann@ljmu.ac.uk

Stefan Dreizler
Institute for Astrophysics, University of Göttingen
Göttingen, Germany
E-mail: dreizler@astro.physik.uni-goettingen.de

Mark Gieles
ICREA, Barcelona, Spain and Institut de Ciències del Cosmos, Universitat de Barcelona
Barcelona, Spain
E-mail: mgieles@icc.ub.edu

Bárbara Ferreira
ESO Media Manager
Garching bei München, Germany
Telefon: +49 89 3200 6670
Mobil: +49 151 241 664 00
E-mail: press@eso.org

Connect with ESO on social media

Ez az ESO eso2116 sz. sajtóközleményének fordítása

A sajtóközleményről

Közlemény száma:eso2116hu
Név:NGC 1850
Típus:Local Universe : Star : Evolutionary Stage : Black Hole
Facility:Very Large Telescope
Instruments:MUSE

Képek

Művészi elképzelés az NGC 1850-ben található, kísérőcsillagát eltorzító fekete lyukról
Művészi elképzelés az NGC 1850-ben található, kísérőcsillagát eltorzító fekete lyukról
Az NGC 1850, ahogyan a VLT és a Hubble látja
Az NGC 1850, ahogyan a VLT és a Hubble látja
Az NGC 1850 pozíciója az Aranyhal (Dorado) csillagképben
Az NGC 1850 pozíciója az Aranyhal (Dorado) csillagképben
A Nagy Magellán-felhő a VISTA szemével
A Nagy Magellán-felhő a VISTA szemével

Videók

A Tejútrendszer szomszédjában felfedezett fekete lyuk (ESOcast 245 Light)
A Tejútrendszer szomszédjában felfedezett fekete lyuk (ESOcast 245 Light)
Utazás az NGC 1850 csillaghalmazhoz
Utazás az NGC 1850 csillaghalmazhoz
Hogyan fedezték fel a fekete lyukat a MUSE-zal?
Hogyan fedezték fel a fekete lyukat a MUSE-zal?
Művészi animáció a kísérőcsillagát eltorzító fekete lyukról az NGC 1850 csillaghalmazban
Művészi animáció a kísérőcsillagát eltorzító fekete lyukról az NGC 1850 csillaghalmazban