Csillagkeletkezést gátló fekete lyukak - a hét asztrofotója

Egy új felmérés szerint az elliptikus galaxisok centrumában lévő szuper-nagytömegű fekete lyukak akadályozzák a csillagok keletkezését.

Az elméleti megközelítések alapján a galaxisok centrumában lévő szuper-nagytömegű fekete lyukak gátolni, illetve csökkenteni képesek a csillagkeletkezést. Minerre azonban nem volt semmilyen észlelési bizonyíték, egészen mostanáig.

A NASA GALEX-műholdja a galaxisok fejlődését tanulmányozza. Több mint 800, viszonylag közeli, óriás elliptikus csillagvárost vizsgáltak vele, hogy kiderítsék, van-e kapcsolat az adott galaxis központi fekete lyukának tömege és a galaxisban megfigyelhető csillagkeletkezés intenzitása között. Az űrobszervatórium ultraibolya detektora igen érzékeny a nagytömegű és forró, fiatal csillagok sugárzására, ezért könnyen tanulmányozhatók vele az újszülött objektumok.

A statisztikai vizsgálat eredménye alapján létezik ilyen összefüggés, méghozzá fordított arányban: minél nagyobb egy elliptikus galaxis és benne a központi fekete lyuk tömege, annál kisebb annak a valószínűsége, hogy sok fiatal csillagot találunk a centrum közelében. A kutatás vezetője, Sukyoung K. Yi (Szöul Egyetem) szerint a jelenségre kétféle magyarázat lehetséges.

Az egyik szerint a fekete lyuk felé áramló anyag a központhoz közeledve felforrósodik, és annak erős sugárzása, valamint a hozzá párosuló anyagkiáramlás "elfújja" a csillagok születéséhez szükséges gáz jelentős részét a belső térségből. Ezért nem tudnak ott új égitestek kialakulni.

A másik lehetőség a csillagkeletkezés akadályozására ezzel részben ellentétes folyamat: elképzelhető, hogy a fekete lyuk sok gázt vonz magához, ami annyira felforrósodik, hogy abban már nem születhetnek új csillagok. Esetleg ugyanez a forró anyagtömeg sugárzásával is kihat a környező gázra, felforrósítva azt, megnehezítve az esetleges összezsugorodását. Nagy kérdés, hogy a fekete lyuk közelében működő folyamatok miként fejthetik ki hatásukat a galaxis távolabbi részeire.

A legutóbbi megfigyelések alapján a csillagkeletkezést mutató és nem mutató elliptikus galaxisok eloszlásának további érdekessége, hogy a központi fekete lyukak bizonyos tömeg elérése után képesek csak hatékonyan megakadályozni az újabb csillagok keletkezését. Ezt szemlélteti az alábbi sematikus diagram is.

Az eredmények grafikus szemléltetése (NASA/JPL-Caltech/Yonsei University/Tim Pyle (SSC))

A megfigyelt eloszlást apró, stilizált galaxisok mutatják, amelyek mérete a galaxis teljes tömegével, a centrumukban lévő fekete folt mérete pedig a központi fekete lyuk tömegével arányos. A kék szín jelzi a csillagkeletkezést mutató, a vöröses pedig az e nélküli elliptikus galaxisokat. Az eloszlás alapján egy bizonyos kritikus tömeg felett (jobbra fent) a központi fekete lyuk már gyakorlatilag teljesen meggátolja a csillagkeletkezést. A fehér vonal pedig azt jelzi, hogy a galaxis tömegétől függetlenül a központi fekete lyuknak el kell érnie egy bizonyos kritikus tömeget ahhoz, hogy a csillagkeletkezést hatékonyan akadályozza.

Fantáziarajz egy szuper-nagytömegű központi fekete lyukról. A középső kékes árnyalatú rész a kompakt objektum környezetéből kiáramló nagyenergiájú sugárzást jelzi. Az ezt övező sötét, gyűrűszerű alakzat egy hidegebb por- és gázanyagból álló tórusz. A kép nagyméretű változatának letöltése (NASA, JPL-Caltech)

A felmérés alapján tehát ha valaki sok fiatal csillagot akar találni, akkor nem érdemes a legnagyobb elliptikus csillagvárosokat tanulmányoznia - jobbak az esélyei, ha kisebb galaxisokat figyel meg. A jelenség révén elméletileg a központi fekete lyuk nem csak az egyes csillagok keletkezésére, hanem ezen keresztül egy teljes galaxis és az azt alkotó csillagpopulációk fejlődésére is hatással lehet.

Kereszturi Ákos