Menekülő fekete lyukak

A fekete lyukak önmagukban is képesek különleges környezetet kialakítani maguk körül - két fekete lyuk ütközése azonban akár az Univerzum legtávolabbi pontjairól nézve is látványos jelenség lehet.

A feltételezések szerint a galaxisok többségének centrumában nagy tömegű fekete lyukak lehetnek (ún. szupernehéz fekete lyukak). Amennyiben két ilyen, fekete lyukat tartalmazó galaxis ütközik, a központjaikat uraló fekete lyukak kettős rendszert alkotnak, és nagy valószínűséggel hosszú, egymás körüli spirálozás után összeütköznek és összeolvadnak. Az egyesülés során azonban olyan nagy energiák szabadulhatnak fel, amelyek ki is lökhetik az újonnan keletkezett fekete lyukat a galaxis közepéből. Ezek az energiák az Einstein által megalkotott relativitáselméletből következő, eddig csak elméleti úton ismert gravitációs hullámok formájában jelentkezhetnek.

David Merritt (Rochester Műszaki Egyetem) és társai meghatározták, hogy milyen nagy sebességgel kell mozognia a fekete lyuknak ahhoz, hogy el tudja hagyni galaxisának gravitációs terét. A fényes, nagy tömegű galaxisok erős gravitációs teréből való szabaduláshoz nagyobb ütközés kell. Kisebb ütközések is kimozdíthatják a fekete lyukat a galaxis közepéről, azonban ekkor idővel vissza fog térni az eredeti helyére.

Az ütközések természetének tanulmányozása újabb kérdéseket vet fel a szupernehéz fekete lyukak eredetével kapcsolatban. Az eddigi vélemények szerint ezek az Univerzum születésétől kezdve összeütköző kisebb fekete lyukakból álltak össze. Az elmélet szerint a galaxisok régebben kisebbek lehettek, ebben az esetben viszont a fekete lyukak ütközéseik során sokkal könnyebben távozhattak a galaxismagokból. Ha ez így van, a legtöbb galaxisnak nem lehetne nagy tömegű fekete lyuk a magjában - azonban a megfigyelések a fekete lyukak jelenlétét támasztják alá.

Merritt és csapatának véleménye szerint valószínű, hogy a szupernehéz fekete lyukak eleinte nem ütközéssel, hanem a körülöttük kialakuló ún. tömegbefogási (akkréciós) korongból származó anyaggal hizlalták fel magukat. Ahogy azonban a fekete lyuk egyre nagyobb tömegű lesz, a későbbi galaxis-ütközések során már valószínűbb, hogy összeolvadásokkal növeli tovább tömegét.

"Tudjuk, hogy a szupernehéz fekete lyukak a mi Tejútrendszerünkhöz hasonló méretű galaxisok többségében jelen vannak. De eddigi ismereteink szerint a kisebb galaxisok közepében nincsenek ilyen fekete lyukak. Lehet, hogy korábban voltak, csak az első ütközéseik során kidobódtak belőlük" - mondja David Merritt.

A modellek szerint a kidobódás akkor következik be, ha az összeolvadás során keletkező - Einstein által megjósolt - gravitációs hullámok aszimmetrikusan jönnek létre. Ez a hatás akkor a legerősebb, ha az egyik fekete lyuk lényegesen nagyobb a másiknál.

Bár a csillagászok a múlt század hatvanas évei óta foglalkoznak a fekete lyukak természetével, eddig nem állt rendelkezésre a kellő fizikai és matematikai eszköztár, hogy pontosan meg lehessen magyarázni ezeket a ritka jelenségeket. Mára jutott el a tudomány arra a pontra, ahol az elméletek igazolására megfigyeléseket lehetne végezni, azonban kilökődő fekete lyukat még nem találtak a csillagászok. Merritt és munkatársai remélik, hogy a legújabb eszközökkel végzett számításaik segíthetnek megtalálni a szupernehéz fekete lyukak e különleges családjának első képviselőit.

Orbán Ádám, Végh Tamás