Ütköző neutroncsillagok formálta kis tömegű fekete lyuk
(Rovat: Távoli világok kutatói, Amerika és az űrcsillagászat - 2018.06.06 07:15.)

Tavaly augusztus 17-én két neutroncsillag ütközése közben felszabadult gravitációs hullámok és nagyenergiájú gamma-sugárzás söpört végig a Naprendszeren.

A gravitációs hullámokat a LIGO (Laser Interferometer Gravitational-wave Observatory), a gamma-kitörést a NASA Fermi-űrteleszkópja észlelte. Az, hogy az ütközést követően pontosan mi is történt, nem volt azonnal egyértelmű. Vajon a két neutroncsillag az ütközést követően egybeolvadt egy nagy tömegű neutroncsillaggá? Vagy az ütközés egy fekete lyukat hozott létre?

Művészi elképzelés két neutroncsillag ütközéséről, ami gravitációs hullámokat és nagyenergiájú gamma-sugárzást szabadít fel. (Kép: NASA / CXC / M. Weis)

Csillagászok a NASA Chandra-röntgenteleszkópját használták, hogy kiderítsék, mi is történt pontosan. Az eredmények alapján az ütközés során létrejött fekete lyuk a legkisebb tömegű, amit napjainkig felfedeztek. „Feltehetően ezzel megválaszoltuk az egyik alapvető kérdést ezzel az ütközéssel kapcsolatban” – jelentette ki Pawan Kumar (Texasi Egyetem), a megfigyeléseket bemutató szakcikk társszerzője. „ A csillagászok régóta feltételezik, hogy a neutroncsillagok összeütközése fekete lyukat hoz létre, és az ütközés erős viharszerű sugárzást okoz a magasabb energiatartományokban, de eddig nem volt kézzel fogható bizonyíték.”

A két neutroncsillag ütközése után feltételezhetően egy fekete lyuk jött létre. A képen egy művészi elképzelés látható a fekete lyukról, nagyenergiájú részecskék áramával és törmelékkoronggal. (Kép: NASA / CXC / M. Weis)

A LIGO által detektált gravitációs hullámok alapján az ütközést követően létrejött objektum, amelynek azonosítója GW170817, tömege hozzávetőlegesen 2,7 naptömeg. Ezzel a tömeggel az objektum vagy az eddig ismert legnagyobb tömegű neutroncsillag, vagy a legkisebb tömegű fekete lyuk. Az eddig ismert legkisebb fekete lyukak tömege 4-5 naptömeg közé esik.

Amennyiben a LIGO és a Fermi által detektált ütközés során egy nagy tömegű neutroncsillag jött volna létre, akkor a detektált jel nagyon gyors forgást és erős mágneses teret jelzett volna, ami egy táguló, nagyenergiájú törmelékfelhőből ered. De a Chandra adatai alapján az ilyenkor várt röntgensugárzási szintnél több százszor gyengébb jelet detektáltak.

Az Astrophysical Journal Letters folyóiratban publikált tanulmányt vezető Dave Pooley (Trinity Egyetem, San Antonio) a Chandra adatainak és a Karl G. Jansky Very Large Array rádióteleszkóp-hálózat adatainak összehasonlítása után azt mondta, hogy a GW170817 irányából származó röntgensugárzást egy lökéshullámfront hozta létre, amikor kölcsönhatásba lépett a környező gázzal. Nincs arra nézve bizonyíték, hogy a röntgensugárzást egy neutroncsillag hozta volna létre.

A röntgensugárzási szint a GW170817 esetében több százszor alacsonyabb, mint várható lenne, ha az ütközés után egy neutroncsillag maradt volna hátra. A legvalószínűbb magyarázat, hogy az ütközés során egy kis tömegű fekete lyuk jött létre. (Kép: NASA / CXC / Trinity University / D. Pooley et al.)

A jövőbeni röntgen- és rádiócsillagászati megfigyelések meg fogják oldani a rejtélyt egyszer és mindenkorra. Ha a GW170817 valóban egy fekete lyuk, akkor tovább folytatódik majd az objektum elhalványodása, ahogy a lökéshullámfront gyengül. Amennyiben az objektum mégis egy erős mágneses térrel rendelkező neutroncsillag, akkor a következő néhány évben fényesedni fog, mivel az ütközés során felszabadult részecskék ütközni fognak a lökéshullámfronttal.