Az előző bejegyzésben említettem, milyen fontos lenne a szupernagy tömegű fekete lyukak fejlődésének jobbb megértéséhez, hogy találjunk úgynevezett fekete lyuk csírákat (black hole seed) a korai Univerzumban. Egy nagyon ígéretes jelöltet tavaly fedeztek fel. A CR7 névre hallgató objektum vöröseltolódását 6,6-nak mérték. A forrást bemutató cikk szerint a névvel a COSMOS Redshift 7 kifejezésre akartak utalni (a COSMOS egy égboltfelmérési program), de kicsit gyanús hogy az első szerző portugál affiliációjú, szerintem nagy futball rajongó lehet (Cristiano Ronaldo számos alkalommal a hetes számú mezt viseli).
Hatos vöröseltolódás felett CR7 az eddigi legfényesebb ismert Lyman α (hidrogén egyik színképvonala) sugárzó forrás. Ilyen nagy távolságoknál a jelenlegi műszerekkel szinte csak ez az egy vonal használható a vöröseltolódás mérésére. Hogy még nehezebb legyen a helyzet, a csillagközi és galaxisközi anyagban tatlálható semleges hidrogén és por nagyon megnehezíti ennek a vonalnak az azonosítását. A „félig tele” oldalról megközelítve a kérdést ha feltesszük, hogy a semleges hidrogén tartalom befolyásolja leginkább a vonal detektálhatóságát, akkor azt is lehet mondta, hogy abból hogy milyen vöröseltolódásnál tudjuk észlelni a vonalat arra lehet következtetni, mennyire előre haladott volt akkor a kozmikus reionizáció, többségben volt még a semleges hidrogén, vagy már nagyrészt ionizált volt a galaxisközi anyag. Például nyolcas vöröseltolódás fölött még nem detektáltak Lyman α sugárzó forrást.
Ezen kis kitérő után térjünk vissza a CR7-re és az ő erős vonalaira, mert Lyman α mellett, egyszeresen ionizált hélium is határozottan képviseltette magát a színképében. Viszont fémvonalakat egyáltalán nem mutatott. Adódott a megoldás, harmadik populációba tartozó csillagok (röviden Pop III) felelősek ezért a fura színképért. A Pop III csillagok formálódtak először az Univerzum élete során, ezért bennük csak a legkönnyebb elemek találhatóak meg: hidrogén, hélium és sokkal kisebb koncentrációban lítium és berillium. Az összes többi nehezebb elem (fémek, csillagászati zsargonban) csillagokban jöttek létre, míg a Pop III csillagok a korai Univerzum összetételét tükrözik. Az ő belsejükben jöttek létre azok a nehezebb elemek, amikből aztán a Pop II csillagok alakultak ki. (A Pop II csillagokban vannak fémek, de jóval kevesebb mint a fém-gazdag, legfrissebben keletkezett első populációs csillagok. Igen, jól látja az olvasó ez elnevezés pont fordított, mint logikus lenne.) A CR7 azért is nagyon érdekes objektum, mert eddig még egyetlen Pop III csillagot sem sikerült felfedezni. A megfigyelések egyik lehetséges értelmezése, hogy egy kétmillió évnél fiatalabb, összesen tízmillió naptömegű Pop III csillagokat tartalmazó halmaz alkotja a CR7-t. A másik, hogy egy pármillió naptömegű fekete lyuk található itt.
A problémát tovább árnyalja CR7 szerkezete. A Hubble Űrteleszkóp felvételein három csomót lehet elkülöníteni. Ezek közül az A jelű, ahonnan a jelentős Lyman α sugárzás származik és itt lehet ez előző bekezdésben említett fekete lyuk, vagy csillaghalmaz. Azonban egyik magyarázat sem tud mit kezdeni a B és C jelű objektumokkal. Ezek szintén jelentősen fémszegények, de közel sem annyira, mint a jóval fényesebb A.
Tilman Hartwig és munkatársai megvizsgálták, hogy a CR7-ben feltételezett csillaghalmaz vagy fekete lyuk, milyen módon jöhetett létre és vajon ki tudják-e zárni valamelyik lehetőséget figyelmbe véve a lehetséges formációs mechanizmusokat is. Azt találták, hogy nem tudnak olyan keletkezési csatornát kitalálni a Pop III csillagokat tartalmazó felhőre, hogy az ennyire fémszegény maradjon. Tehát hiába van közel CR7 az Univerzum születésének idejéhez, jelenlegi (galaxis és csillag) fejlődési modelljeink szerint már kellene benne lennie valamennyi (minimális, de detektálható mennyiségű) nehezebb elemnek az a A jelű csomóban is. Nagyon hasonló a probléma akkor is, ha fekete lyukat tételeznek fel a CR7 központi forrásának, de azt csillagok szupernóva robbanása után visszamaradó fekete lyukak összeolvadásával építik fel. Ugyanis ekkor is azt várnánk, hogy az összeolvadások után létrejövő fekete lyuk környezetében valamilyen mértékben azért detektálhatóak legyenek a szupernóvarobbanások során korábban létrejött nehezebb elemek. Így a szerzők arra jutnak, hogy a legvalószínűbb megoldás egy úgynevezett direct collapse black hole. Ez azt jelenti, hogy a gáz mindenféle köztes állapotot kihagyva (tehát nem lett belőle előbb csillag), közvetlenül egy relatíve masszív, tízezer, százezer naptömegű fekete lyukká omlott össze.
További megfigyelési teszteket is javasolnak az írók. Például, ha röntgentartományban lehetne detektálni az obejktumot, az egyértelműen akkretáló, aktív fekete lyuk hipotézisét támasztaná alá. Sajnos azonban jelenlegi röntgenteleszkópjaink érzékenysége nem elegendő, ahhoz, hogy ilyen kis, alig egymillió naptömegű fekete lyuk röntgensugárzását ilyen iszonyatos távolságból megfigyeljük.
Hatos vöröseltolódás felett CR7 az eddigi legfényesebb ismert Lyman α (hidrogén egyik színképvonala) sugárzó forrás. Ilyen nagy távolságoknál a jelenlegi műszerekkel szinte csak ez az egy vonal használható a vöröseltolódás mérésére. Hogy még nehezebb legyen a helyzet, a csillagközi és galaxisközi anyagban tatlálható semleges hidrogén és por nagyon megnehezíti ennek a vonalnak az azonosítását. A „félig tele” oldalról megközelítve a kérdést ha feltesszük, hogy a semleges hidrogén tartalom befolyásolja leginkább a vonal detektálhatóságát, akkor azt is lehet mondta, hogy abból hogy milyen vöröseltolódásnál tudjuk észlelni a vonalat arra lehet következtetni, mennyire előre haladott volt akkor a kozmikus reionizáció, többségben volt még a semleges hidrogén, vagy már nagyrészt ionizált volt a galaxisközi anyag. Például nyolcas vöröseltolódás fölött még nem detektáltak Lyman α sugárzó forrást.
Ezen kis kitérő után térjünk vissza a CR7-re és az ő erős vonalaira, mert Lyman α mellett, egyszeresen ionizált hélium is határozottan képviseltette magát a színképében. Viszont fémvonalakat egyáltalán nem mutatott. Adódott a megoldás, harmadik populációba tartozó csillagok (röviden Pop III) felelősek ezért a fura színképért. A Pop III csillagok formálódtak először az Univerzum élete során, ezért bennük csak a legkönnyebb elemek találhatóak meg: hidrogén, hélium és sokkal kisebb koncentrációban lítium és berillium. Az összes többi nehezebb elem (fémek, csillagászati zsargonban) csillagokban jöttek létre, míg a Pop III csillagok a korai Univerzum összetételét tükrözik. Az ő belsejükben jöttek létre azok a nehezebb elemek, amikből aztán a Pop II csillagok alakultak ki. (A Pop II csillagokban vannak fémek, de jóval kevesebb mint a fém-gazdag, legfrissebben keletkezett első populációs csillagok. Igen, jól látja az olvasó ez elnevezés pont fordított, mint logikus lenne.) A CR7 azért is nagyon érdekes objektum, mert eddig még egyetlen Pop III csillagot sem sikerült felfedezni. A megfigyelések egyik lehetséges értelmezése, hogy egy kétmillió évnél fiatalabb, összesen tízmillió naptömegű Pop III csillagokat tartalmazó halmaz alkotja a CR7-t. A másik, hogy egy pármillió naptömegű fekete lyuk található itt.
A problémát tovább árnyalja CR7 szerkezete. A Hubble Űrteleszkóp felvételein három csomót lehet elkülöníteni. Ezek közül az A jelű, ahonnan a jelentős Lyman α sugárzás származik és itt lehet ez előző bekezdésben említett fekete lyuk, vagy csillaghalmaz. Azonban egyik magyarázat sem tud mit kezdeni a B és C jelű objektumokkal. Ezek szintén jelentősen fémszegények, de közel sem annyira, mint a jóval fényesebb A.
 |
| A Hubble Űrteleszkóp felvétele CR7-ről. Kék és vörös színnel két ultraibolya, zölddel a Lyman α szűrő mérései vannak jelölve (Sorbel et al. 2015) |
További megfigyelési teszteket is javasolnak az írók. Például, ha röntgentartományban lehetne detektálni az obejktumot, az egyértelműen akkretáló, aktív fekete lyuk hipotézisét támasztaná alá. Sajnos azonban jelenlegi röntgenteleszkópjaink érzékenysége nem elegendő, ahhoz, hogy ilyen kis, alig egymillió naptömegű fekete lyuk röntgensugárzását ilyen iszonyatos távolságból megfigyeljük.
Az első szerzővel egyébként találkoztam idén a Korzikán megrendezett Asztrofizikai jetek nyári iskolán, ahol élvezetes előadásban is beszámolt a CR7-tel kapcsolatos munkájáról.
A legújabb hír egyébként az, hogy infravörös mérések azt mutatják, hogy talán mégsem annyira fémszegény CR7, mint eddig gondolták. Ebben az esetben lehetséges, hogy egy egyszerű, alacsony luminozitású AGN-t, vagy csillagontó galaxist látunk. Ez a cikk egyelőre még elbírálás alatt van.
Nincsenek megjegyzések:
Megjegyzés küldése