Nem kell sok hozzá, hogy darabokra szakadjon.
A mintegy 300 millió fényévre lévő LEDA 3091738 jelű galaxis magjában található az Ansky becenévre hallgató hatalmas fekete lyuk és a körülötte keringő, sokkal kisebb tömegű égitest. A becenév a fekete lyuk hivatalos jelöléséből, a ZTF10acnsky-ből ered, a kitöréseket ugyanis a Zwicky égboltfelmérő program fedezte fel 2019-ben.
A legújabb adatok szerint az Ansky nagyjából négy és fél naponta produkál egy röntgenkitörést, és mindegyik másfél napig tart, aztán kis szünet után újra kitör. A csillagászok ezeket a kitöréseket kváziperiodikus kitörésnek (QPE-nek) nevezik. Eddig csak nyolc hasonlót találtak a Világegyetemben, és ezek közül az Ansky produkálja a legintenzívebb kitöréseket.
A rendszert Joheem Chakraborty (Massachusetts Institute of Technology) vizsgálta meg a Nemzetközi Űrállomáson működő Neutron star Interior Composition Explorer (NICER) nevű röntgentávcsővel, és felhasználta az Európai Űrügynökség XMM-Newton röntgen űrtávcsövének adatait is. „Ezek a kváziperiodikus kitörések rejtélyes és igazán érdekes jelenségek” – mondta Chakraborty. „Az egyik leginkább zavarba ejtő tulajdonságuk a kváziperiodikus természetük. Még mindig dolgozunk azokon a módszereken és keretrendszereken, amelyek segíthetnek megértenünk, hogy mi okozza őket, az Ansky szokatlan jellegzetességei pedig ebben segítenek nekünk.”
Lassan kezd kialakulni a kép arról, hogy miért produkál kitöréseket az Ansky.
A rendszerben lévő szupernagy tömegű fekete lyuk nagyjából egymillió naptömegű. Akkréciós korong veszi körül, vagyis forró gázból álló tórusz, amely csak arra vár, hogy bekebelezze a központi objektum. Eközben egy sokkal kisebb tömegű égitest, valószínűleg egy csillag kering a fekete lyuk körül, ami időnként beleszánt az akkréciós korongba. Ennek során lökéshullámok haladnak végig a tóruszon, és felmelegítik a csillag belépési pontjánál a gázt. A felhevült gáznak el kell tűnnie a csillag útjából, és közben hatalmas, táguló anyagfelhők repülnek ki az űrbe. A kváziperiodikus kitöréseket a korongból kilökött anyag felmelegedése hozza létre.
„A legtöbb, kváziperiodikus kitörést produkáló rendszerben lévő szupernagy tömegű fekete lyuk valószínűleg széttép egy elhaladó csillagot, és kis korongot képez maga körül.” – mondta Lorena Hernández-García (TITANS). Ő segítette hozzá a csillagászokat 2019-ben az Ansky felfedezéséhez. „Az Ansky esetében úgy gondoljuk, hogy a korong sokkal nagyobb, és távolabbi égitesteket is bevonzhat, ami az általunk megfigyelt hosszabb időskálákat eredményezi.”
A kutatók a NICER-rel figyelték meg a fekete lyukat 2024 májusa és júliusa között naponta 16-szor. Felmérték a kitörések periodicitását, és az abban bekövetkező változásokat. Amikor hozzáadták az XMM-Newton adatait, hogy pótoljanak néhány hiányzó mérést, rájöttek, hogy nem vár szép jövő a csillagra.
A csillag keringési energiája elég nagy ahhoz, hogy felmelegítse a korongban lévő gázt, majd kilökjön egy jupitertömegnyi anyagot a fénysebesség 15%-ának megfelelő tempóval. Minden alkalommal, amikor a csillag átvágja magát a korongon, produkál egy kitörést, veszít némi keringési energiát, aminek következtében spirálvonalban egyre közelebb kerül a fekete lyukhoz.
Ha feltesszük, hogy a csillag a Nappal megegyező tömegű, akkor további 400 kváziperiodikus kitöréssel később, vagyis nagyjából 2000 nap vagy 5-6 év múlva szinte teljesen elveszíti keringési energiáját. Ennek következtében pályája beszűkül, ami egyre gyorsabb kváziperiodikus kitöréseket eredményez, majd a fekete lyuk gravitációs árapályereje vagy teljesen szétszakítja, vagy beleolvad a fekete lyukba. Ha a csillag a Napnál nagyobb tömegű, akkor tovább maradhat életben.
A csillag pályadegradációja, ami gyorsabb kváziperiodikus kitörésekkel jár együtt, a következő néhány évben számunkra is láthatóvá kell váljon. A kitörések gyakoribbá válásának üteme pedig elárulhatja a csillagászoknak, hogy milyen tömegű a kísérőcsillag.
„Folytatjuk az Ansky megfigyelését, ameddig csak tudjuk.” – mondta Chakraborty. „Még nagyon keveset tudunk a kváziperiodikus kitörésekről. Nagyon izgalmas időket élünk, sok tanulnivalónk van még.”
A NICER és az XMM-Newton továbbra is végez megfigyeléseket az Anskyról, amelyeknek hála végül pontos előrejelzést tehetünk arra vonatkozóan, hogy a csillag mikor fog elpusztulni. Amikor végül megtörténik, hatalmas energiaáradat indul el, és a csillagászok valós időben, az elejétől a végéig szemtanúi lehetnek a csillag pusztulásának.
A kutatás eredményeiről beszámoló szakcikk: https://iopscience.iop.org/article/10.3847/1538-4357/adb972#artAbst
Szerző: Ujhelyi Borbála, Kutatási asszisztens
CSFK Konkoly-Thege Miklós Csillagászati Intézet