Hemzsegnek a fekete lyukak galaxisunk közepén

 

Tizenhárom kisebb fekete lyukat fedeztek fel a Tejútrendszer központjában lévő hatalmas fekete lyuk körül a Columbia Egyetem csillagászai. Az ilyen kisebb fekete lyukakból több ezer is lehet ott. A Nature-ben megjelent cikk szerzői az ELTE fizikusára, Kocsis Bencére is hivatkoznak, aki az MTA.hu-nak magyarázta a felfedezés hátterét.

A múlt század végén egy hatalmas fekete lyukat fedeztek fel a Tejútrendszer centrumában lévő, Sagittarius-A* nevű területen. Ennek a központi fekete lyuknak a tömege eléri a Nap tömegének négymilliószorosát. De egy másik szenzációs felfedezés egészen máig váratott magára. Az elméletek szerint ugyanis a galaxisok közepén elhelyezkedő szupernehéz fekete lyukak környezetében lenniük kell kisebb, néhány naptömegnyi fekete lyukaknak is. Csakhogy ilyeneket eddig nem találtak.

Több ezer kisebb fekete lyuk rejtőzhet még a galaxis mélyén

A Nature tudományos folyóiratban a Columbia Egyetem kutatói arról számoltak be legutóbbi tanulmányukban április elején, hogy tizenhárom kisebb fekete lyukat sikerült azonosítaniuk a Sagittarius-A* közelében, és az is valószínű, hogy még sokkal több lehet ott.

A kutatók a Chandra űrtávcső adataiban számos pontszerű röntgenforrást találtak galaxisunk közepén, és kiderült, hogy a fekete lyukak jellegzetességeit mutató források jellemzően közelebb helyezkedtek el a központi fekete lyukhoz, mint a csillagok. A jelenség lényege, hogy ha berakunk egy szupernehéz fekete lyukat egy csillagpopulációba, akkor a kisebb fekete lyukak besűrűsödnek a szupernehéz fekete lyuk környezetében.

A felfedezett fekete lyukak térbeli eloszlásából arra következtetnek a kutatók, hogy a központi fekete lyuk környezetében még több ezer kisebb fekete lyuk lehet.

Több milliárdszoros Nap-tömeggel rendelkező, szupernehéz fekete lyuk koncepciórajza. (Fotó: Reuters/ REUTERS/NASA/JPL-Caltech)

Több milliárdszoros Nap-tömeggel rendelkező szupernehéz fekete lyuk koncepciórajza (Fotó: Reuters/NASA/JPL-Caltech)

A fekete lyukak közvetlen megfigyelése éppen azért olyan nehéz, mert maguk nem bocsátanak ki semmiféle általunk érzékelhető sugárzást. A környezetükben lévő és a fekete lyukak hatására örvénylő gázok viszont igen. A központ három fényéves környezetében felfedezett huszonhat, röntgensugárzást kibocsátó objektum felét találták stabilnak. A fennmaradó tizenhárom sugárforrásról pedig úgy vélik, hogy maguk is fekete lyukak, bár sokkal kisebbek a központinál.

Évtizedekbe telt a csillaghalmaz megismerése

Kocsis Bence, az Eötvös Loránd Tudományegyetem atomfizikai tanszékének adjunktusa szerint ezt úgy kell elképzelni, mint amikor egy edényben a nehezebb összetevők alul gyűlnek össze, lesüllyednek. A fekete lyukak tömege nagyobb, mint a csillagoké, így közelebb vonzza őket a nagy fekete lyuk gravitációja.

Az adjunktus hozzátette, hogy a galaxis közepén lévő szupermasszív fekete lyuk környezetében lévő fekete lyukak tömege összemérhető a Napéval. Tömegük feltehetően öt és harminc naptömeg között van. E felfedezés ugyan nem ma történt, de hosszú éveknek kellett eltelniük, míg a Chandra űrtávcső adataiból a jel és a zaj aránya alkalmassá vált a fekete lyukak azonosítására.

A felfedezett fekete lyukak térbeli eloszlásából arra következtetnek a kutatók, hogy a Sagittarius-A* közvetlen környezetében még vagy 300-500 felfedezésre váró fekete lyuk – csillag kettős rendszer lehet, valamint ott rejtőzik még akár tízezer magányos fekete lyuk is, amelyek felfedezése – röntgenforrás híján – még nehezebb lesz.

A Sagittarius-A* környezetében lévő sűrű csillaghalmaz megismerése azért váratott magára évtizedekig, mert a Föld és közte számos olyan objektumok, többek között gáz- és porfelhők találhatók, amelyek mind zavarják, sőt gyakorlatilag meg is akadályozzák, hogy a látható fény eljusson hozzánk. Az elektromágneses sugárzás bizonyos komponensei, mint az infravörös fény, valamint a rádió- és röntgenhullámok azonban áthatolnak az akadályokon, és a mai legmodernebb vizsgálóeszközökkel már nagy felbontással tanulmányozhatóak.

A pulzárok kutatása segítene még inkább megérteni a szupermasszív fekete lyuk működését

Nemcsak fekete lyukak, de neutroncsillagok is képesek röntgensugárzás kibocsátására. Ezek a neutroncsillagok is anyagot szippantanak el a környezetükből, és ennek a beléjük áramló gáznak a hatására felgyorsul a forgásuk, mondhatni felpörögnek. A mágnesezett neutroncsillagokat pedig pulzároknak hívjuk – mondta el az asztrofizikus. Hozzátette: a milliszekundumos pulzárok igen érdekes osztályát képezik a pulzároknak, hiszen utóbbiak másodpercenként egy felvillanásához képest ennél több százszor gyorsabban pörögnek és villognak.

Véleménye szerint feltételezhető, hogy számos milliszekundumos pulzár található a galaxis közepén, bár eddig még nem találtak ilyet. Pedig hatalmas jelentősége lenne annak, ha végre felfedeznénk efféle gyorsan pörgő pulzárokat. Ezek segítségével ugyanis lehetősége nyílna a csillagászoknak pontosan megmérni a szupermasszív fekete lyuk geometriáját, vagyis a környezetében lévő téridő struktúrát.