Hunter
Cygnus X-1: parányi méret, gigászi tömeg
A csillagászat egyik legérdekesebb objektumai a fekete lyukak. Ezek a rejtélyes és bizarr képződmények mindent magukba szívnak, még a fényt is, az általunk ismert fizika pedig nem képes pontosan leírni a benne zajló folyamatokat. A csillagászokat általában csak a fekete lyukak tömege és forgási sebessége érdekli, ezúttal azonban egészen pontos méréseket végeztek a Cygnus X-1 bináris rendszer kozmikus szörnyetegének paramétereiről, ami meglepő eredményeket hozott.
A legnehezebben talán egy objektum távolsága mérhető, enélkül azonban nem adhatunk pontos képet az égitest valós fizikájáról. A távolság mérésének egyik legalapvetőbb eszköze a "trigonometrikus-parallixis". Ez a módszer a csillagászati objektumok a Föld pályájának különböző pontjaiból történő észleléseit alkalmazza némi geometriával fűszerezve a távolság megállapításához.
Egy évszázaddal ezelőtt az optikai távcsövek felvállalták az összes közeli csillag távolságának feltérképezését a trigonometrikus-parallaxis alkalmazásával. A Cygnus X-1 a fekete lyuk mellett egy kék csillagot is magába foglal, utóbbi azonban túl messze van a parallaxis számára, hogy pontosan mérhető legyen a jelenlegi optikai megoldásokkal, ezért a csillagászok egy Föld-méretű rádiótávcső hálózathoz, az Észak-Amerikában található Very Long Baseline Array-hez (VLBA) fordultak. A 10 azonos rádiótávcsőből álló VLBA nevéhez számos fontos csillagászati felfedezés fűződik az elmúlt két évtizedből, jeleiket úgy kapcsolják össze, hogy az lehetővé teszi a csillagászok számára az égbolt rendkívüli pontosságú, milliívmásodperces feltérképezését. Ez olyan mintha képesek volnánk megpillantani egy, a kinyújtott kezünk mutató- és hüvelykujja között elhelyezkedő atommagot.
A Harvard-Smithsonian Asztrofizikai Központ csillagászai Mark Reid vezetésével, valamint a kiváló rádió-látással felfegyverkezve egy éven át követték nyomon a Cygnus X-1 pozícióját, a sötét lyukat körülölelő akkréciós, vagy anyagbefogadási korong rádió kibocsátásából. Megmérték orbitális mozgását, a rendszer galaxison áthaladó pontos mozgását és a parallaxis következtében észlelt mozgását is, amiből megállapították, hogy alig valamivel több, mint 6060 fényévnyire (+/- 10%) található. Miután a távolság meghatározáson túlestünk, jöhetett a fekete lyuk rendszer lényegi tulajdonságainak tanulmányozása.
A bináris rendszer művészi ábrázolása
A San Diego Egyetem Jerome Orosz által vezetett csapata optikai és ultraibolya távcsövek adatait használta fel a fekete lyukat kísérő kék csillag orbitális sebességének megállapításához. Ebből, valamint a távolságból kiszámították, hogy a csillag tizenkilencszeres, a fekete lyuk pedig tizenötszörös Nap-tömeggel rendelkezik. Sokakat meglephet, hogy a tömegeket tekintve, ha nem is sokkal, de a csillag a kettős rendszer domináns eleme. A fekete lyuk gravitációs vonzása azonban az objektum kis sugara, ezáltal rendkívül magas sűrűsége miatt nagyon erős.
A rejtvény utolsó darabját Lijun Gou, ugyancsak a Harvard-Smithsonian munkatársa és kollégái tették a helyére különböző röntgen sugarú mérésekkel. A fekete lyuk körüli akkréciós korong röntgensugarú fényt bocsát ki, amit "lágy" spektrumnak neveznek, mivel alacsonyabb energiájú röntgensugarakból tevődik össze. Abban az állapotban, amiben ez az emisszió az uralkodó, a korong meglehetősen egyszerűen modellezhető, amiből megmérhető belső sugara. Innen nagyon egyszerű a képlet, ahol a korong véget ér, ott kezdődik a fekete lyuk.
Miután mind a tömegét, mind a sugarát sikerült megmérni, megállapították a fekete lyuk forgásának sebességét, ezzel pedig 47 évvel a felfedezése után elkészült a Cygnus X-1 fizikai leírása. A végeredmény mindenképpen megdöbbentőnek tűnik annak fényében, hogy egy teljesen általános fekete lyukról beszélünk. A tizenötszörös Nap-tömeghez ugyanis mindössze 44 kilométeres átmérő társul, ami némi jó indulattal egy aszteroida méretének felel meg. Egy ekkora tömeg egy ilyen parányi területre bezsúfolva gyakorlatilag felfoghatatlan egy Földön edződött ember számára, viszont pontosan ennek köszönheti a fekete lyuk páratlan gravitációs képességeit.
A legnehezebben talán egy objektum távolsága mérhető, enélkül azonban nem adhatunk pontos képet az égitest valós fizikájáról. A távolság mérésének egyik legalapvetőbb eszköze a "trigonometrikus-parallixis". Ez a módszer a csillagászati objektumok a Föld pályájának különböző pontjaiból történő észleléseit alkalmazza némi geometriával fűszerezve a távolság megállapításához.
Egy évszázaddal ezelőtt az optikai távcsövek felvállalták az összes közeli csillag távolságának feltérképezését a trigonometrikus-parallaxis alkalmazásával. A Cygnus X-1 a fekete lyuk mellett egy kék csillagot is magába foglal, utóbbi azonban túl messze van a parallaxis számára, hogy pontosan mérhető legyen a jelenlegi optikai megoldásokkal, ezért a csillagászok egy Föld-méretű rádiótávcső hálózathoz, az Észak-Amerikában található Very Long Baseline Array-hez (VLBA) fordultak. A 10 azonos rádiótávcsőből álló VLBA nevéhez számos fontos csillagászati felfedezés fűződik az elmúlt két évtizedből, jeleiket úgy kapcsolják össze, hogy az lehetővé teszi a csillagászok számára az égbolt rendkívüli pontosságú, milliívmásodperces feltérképezését. Ez olyan mintha képesek volnánk megpillantani egy, a kinyújtott kezünk mutató- és hüvelykujja között elhelyezkedő atommagot.
A Harvard-Smithsonian Asztrofizikai Központ csillagászai Mark Reid vezetésével, valamint a kiváló rádió-látással felfegyverkezve egy éven át követték nyomon a Cygnus X-1 pozícióját, a sötét lyukat körülölelő akkréciós, vagy anyagbefogadási korong rádió kibocsátásából. Megmérték orbitális mozgását, a rendszer galaxison áthaladó pontos mozgását és a parallaxis következtében észlelt mozgását is, amiből megállapították, hogy alig valamivel több, mint 6060 fényévnyire (+/- 10%) található. Miután a távolság meghatározáson túlestünk, jöhetett a fekete lyuk rendszer lényegi tulajdonságainak tanulmányozása.
A bináris rendszer művészi ábrázolása
A San Diego Egyetem Jerome Orosz által vezetett csapata optikai és ultraibolya távcsövek adatait használta fel a fekete lyukat kísérő kék csillag orbitális sebességének megállapításához. Ebből, valamint a távolságból kiszámították, hogy a csillag tizenkilencszeres, a fekete lyuk pedig tizenötszörös Nap-tömeggel rendelkezik. Sokakat meglephet, hogy a tömegeket tekintve, ha nem is sokkal, de a csillag a kettős rendszer domináns eleme. A fekete lyuk gravitációs vonzása azonban az objektum kis sugara, ezáltal rendkívül magas sűrűsége miatt nagyon erős.
A rejtvény utolsó darabját Lijun Gou, ugyancsak a Harvard-Smithsonian munkatársa és kollégái tették a helyére különböző röntgen sugarú mérésekkel. A fekete lyuk körüli akkréciós korong röntgensugarú fényt bocsát ki, amit "lágy" spektrumnak neveznek, mivel alacsonyabb energiájú röntgensugarakból tevődik össze. Abban az állapotban, amiben ez az emisszió az uralkodó, a korong meglehetősen egyszerűen modellezhető, amiből megmérhető belső sugara. Innen nagyon egyszerű a képlet, ahol a korong véget ér, ott kezdődik a fekete lyuk.
Miután mind a tömegét, mind a sugarát sikerült megmérni, megállapították a fekete lyuk forgásának sebességét, ezzel pedig 47 évvel a felfedezése után elkészült a Cygnus X-1 fizikai leírása. A végeredmény mindenképpen megdöbbentőnek tűnik annak fényében, hogy egy teljesen általános fekete lyukról beszélünk. A tizenötszörös Nap-tömeghez ugyanis mindössze 44 kilométeres átmérő társul, ami némi jó indulattal egy aszteroida méretének felel meg. Egy ekkora tömeg egy ilyen parányi területre bezsúfolva gyakorlatilag felfoghatatlan egy Földön edződött ember számára, viszont pontosan ennek köszönheti a fekete lyuk páratlan gravitációs képességeit.
