Gravitációs hullámokat vizsgáló csillagászok észlelték két hatalmas fekete lyuk ütközését, amelynek során létrejött a valaha látott legnagyobb tömegű, ütközés során keletkezett fekete lyuk. A GW231123 jelű eseményt 2023. november 23-án detektálta a LIGO obszervatórium a negyedik adatgyűjtő periódus során. A jel rövid volt, de „hangos”, akárcsak egy mennydörgés a Földön.
Az esemény 60 Hz-en tetőzött, a LIGO érzékenységi határánál. Az alacsonyabb frekvenciák nagyobb tömegre utalnak: ebben az esetben a nagyobb fekete lyuk 120 és 159 naptömeg közötti, a kisebb pedig 51 és 123 naptömeg közötti volt. (A legvalószínűbb értékek 137, illetve 103 naptömeg.) A két égitest egyetlen, nagyjából 225 naptömeg körüli fekete lyukká egyesült.
Az összeolvadt fekete lyukak forgási sebessége is nagy volt: körülbelül 90, valamint 80%-a a lehetséges maximumnak. A kutatók egy skóciai csillagászati konferencián számoltak be az eredményekről. A tömegbecslések pontatlanságát nagyrészt az égitestek gyors forgása okozza. Bár a kutatók által a gravitációs hullámok vizsgálatára használt sablonok megbízhatóak a nagy tömegű égitestek közötti kölcsönhatásoknál, a nagy forgási sebesség problémát okoz, mondta el Sophie Bini (Caltech), a kutatócsoport tagja. Ezért övezi annyi bizonytalanság az ütközés részleteit.
Az égitestek tömege és forgási sebessége is feltűnő. Mivel a nagy tömegű csillagok utolsó pillanatai kiszámíthatatlanok, a szupernóváknak elvileg nem kellene 60 és 130 naptömeg közötti fekete lyukakat létrehozniuk. A nukleáris reakció sebessége és más hasonló tényezők pontosítása azonban jelentősen csökkentheti ezt a nagy tömeghézagot. Elképzelhető, hogy a GW231123 két fekete lyuka a tömeghézag két szélén helyezkedett el, vagy az is lehet, hogy az egyikük vagy mindkettő a hézag tartományán belül volt. Ezt nem tudjuk.
Az eddig észlelt összeolvadó fekete lyukak forgási sebessége elhanyagolható volt, ami megfelel a robbanó csillagok által létrehozott égitestekre vonatkozó elvárásoknak. Az összeolvadás során létrejött fekete lyukak forgás sebessége eközben a maximális érték 70%-a köré esik. A bizonytalansági tartományokat figyelembe véve a GW231123 mindkét tagjának forgási sebessége átfedésben van ezzel a referenciaértékkel, ami nyitva hagyja annak a lehetőségét, hogy talán még korábbi ütközések utódai. Ez vonatkozik a korábbi tömegrekorderre, a GW190521-re is, ami egy nagyjából 140 naptömegű fekete lyukat hozott létre.
Mindkét esemény csupán a másodperc törtrészéig volt észlelhető a LIGO számára, ezért nehéz a fekete lyukak pontos forgási sebességét meghatározni. A csillagászoknak még több ilyen eseményt kell megvizsgálniuk ahhoz, hogy jobban megértsék ezeknek az égitesteknek a kialakulási folyamatait.
Amikor gyorsan forgó fekete lyukak egyesülnek, a maradvány ún. visszarúgást szenved el, aminek következtében elsodródik. A GW231123 esetében a kutatók úgy becsülik, hogy a visszarúgás sebessége körülbelül 1000 km/s lehetett, vagyis a kétszerese annak, ami például a Napot kipenderítené a Tejútrendszerből.
Az amerikai LIGO, az európai Virgo és a japán KAGRA munkatársai közösen eddig több mint 200 fekete lyuk összeolvadását észlelték meg a negyedik megfigyelési időszakban, és nagyjából 300-at azóta, hogy a LIGO 2015-ben munkába állt. A kutatók úgy tervezik, hogy még a nyár folyamán közzétesznek további eredményeket.
Forrás: https://skyandtelescope.org/astronomy-news/new-black-hole-merger-breaks-record/
A GW231123 jelű eseményt bemutató szakcikk: https://arxiv.org/abs/2507.08219
Szerző: Ujhelyi Borbála, Kutatási asszisztens
CSFK Konkoly-Thege Miklós Csillagászati Intézet