Kettős szupernagytömegű fekete lyuk a szomszédban?

Augusztusban jelent meg egy cikk Yan és munkatársaitól a Mrk 231-es jelű kvazárról. A szerzők szerint a kvazár középpontjában két fekete lyuk kering egymás körül, a pálya félnagytengelye 590 csillagászati egység és a keringési periódus alig 1,2 év. Hiába nagyon közeli a Mrk 231 (vöröseltolódása kicsit több mint négy század), ilyen szoros kettős fekete lyuk felbontására nincs esély mai műszerekkel. A szerzők is közvetett bizonyítékok alapján jutottak erre a feltételezésre. Pontosabban foglamazva, az általuk áttekintett megfigyelesékből származó tényeket sikeresen magyarázták egy ilyen felépítésű, szoros kettős jelenlétével. 

A Mrk 231-ről már korábban is tudott volt, hogy összeolvadó galaxisok révén jött létre, optikai tartományban készült képeken láthatóak különböző, a gravitációs árapály erők hatására létrejött torzulások. A galaxisban erőteljes csillagkeletkezés folyik, és az ULIRG (Ultra-Luminous Infrared Galaxy) azaz infravörös tartományban különösen fényes galaxisok alosztályába tartozik. Valószínűleg ez a heves csillagképződés is a (csillagászati időskálán mérve) nemrég bekövetkezett galaxis összeütközés számlájára írható.

Mrk 231 a Hubble felvételén. (NASA, ESA, the Hubble Heritage (STScI/AURA)-ESA/Hubble Collaboration, and A. Evans (University of Virginia, Charlottesville/NRAO/Stony Brook University)

Yan és társai a forrás korábbi ultraibolya-tartományban vett megfigyelései alapján következtettek a kettős fekete lyuk jelenlétére. Az AGN ultraibolya sugárzásáért az akkréciós korong felelős. Mrk 231 esetén érdekes módon úgy tűnt, hogy a forrás központi régiójában hirtelen lecsökken az ultraibolya sugárzás. Ez úgy magyrázható, hogy az akkréciós korong, a központi rész közelében kitisztult, kiüresedett és ezt nem más, mint a korong közepén elhelyezkedő, két, egymás körül keringő fekete lyuk okozza. (Nagyon hasonló módon fiatal, kis szeparációjú kettős csillagok is kisöprik az anyagot a kettős közös anyagbefogási korongja körül.) A Mrk 231 központi régiója a szerzők szerint valahogy így nézhet ki:

Yan et al., 2015 ApJ 809, 117

A két fekete lyuk tömegaránya nagyon kicsi, a nagyobbik másfélszer 10⁸, míg a kisebbik csak pár millió naptömegű. Mindkettő körül található saját, kicsi akkréciós korong is (bár a modellezés során a szerzők a nagyobbik körül elhelyezkedő korong sugárzását elhanyagolták).

Illusztráció a Mrk 231 kettős modelljéhez. NASA, ESA, and G. Bacon (STScI)

 

A szerzők felvetik, hogy a jövőben a hasonló, anomális ultraibolya tulajdonságokat mutató kvazárok között lehetne keresni a kis szeparációjú, kettős szupernagy tömegű fekete lyukakat.

Mrk 231 mellesleg erős rádióforrás is. Számos megfigyelés található róla a VLA, VLBA, MERLIN és EVN archívumokban is (ezekről nem történik említés a cikkben). Egy 1999-ben megjelent cikkben Ulvestad és munkatársai részletesen elemzik a forrás rádió szerkezetét. A nagyskálás rádió sugárzó rész túlnyúlik az optikai tartományban látható galaxison és észak-dél irányú, míg a belső térrészben a rádiósugárzás inkább észak-kelet dél-nyugat irányban húzódik. A szerzők szerint a magyarázat az hogy a központi fekete lyuk szimmetriatengelye (amely a rádiókifuvás irányát meghatározhatja) jelentősen változhatott az idők folyamán: a korábbi észak-dél irányú tengely elfordulhatott. Ez a jelenség kettős fekete lyukak összeolvadása során várható.