Falánk ősi fekete lyukak

Távoli galaxishalmazok megfigyelése alapján a csillagvárosokban lévő szupernagytömegű fekete lyukak gyorsabban nőttek a múltban, mint napjaikban.

A Chandra-röntgenteleszkóppal távoli galaxishalmazokat tanulmányoztak. A cél annak megállapítása volt, hogy a Világegyetem korai időszakában (a jelenleginek mindössze 58%-át kitevő korában) mennyivel volt több az ún. aktív galaxismag. A vizsgálat keretében a távoli objektumokat közelebbi, a Világegyetem korának 82%-át képviselő galaxisokkal hasonlították össze.

Az aktív galaxismagokat a nagyobb csillagvárosok centrumában lévő szupernagytömegű fekete lyukak táplálják. Ezekbe a több millió naptömegű objektumokba sok anyag áramlik és közben heves sugárzások jelentkeznek. A mérések alapján a mainál kétszer fiatalabb galaxisokban a jelenleginél kb. 20-szor voltak gyakoribbak az aktív galaxismagok. A galaxishalmazokon kívül mutatkozó csillagvárosoknál is a mainál nagyobb volt ez az arány, igaz, nem ennyire.

Mindez elméletileg várható is, hiszen a galaxisok korai állapotában még lényegesen több csillagközi gáz volt - utóbbi pedig nem csak új csillagok kialakulásához vezethetett, hanem a központi fekete lyukakat is hatékonyan táplálta. A megfigyelések egyértelműen mutatják, hogy a fiatal Világegyetemben sokkal több aktív galaxismag volt, mint ahány napjainkban, a közelünkben található.

Kép példa a vizsgált galaxishalmazok közül: a CL 0542-4100 és a CL 0848.6+4453 jelű halmazok (NASA/CXC/Ohio State Univ./J.Eastman et al)

A témakörhöz kapcsolódik egy, a fentitől független kutatócsoport munkája is, amely a Tejútrendszer központi szupernagytömegű fekete lyuka közelében vizsgálta a csillagok viselkedését. Egyes megfigyelések és modellek alapján tudjuk, hogy a galaxisok összeolvadásakor találkozó központi fekete lyukak egymás körül kezdenek keringeni, és idővel össze is olvadnak.

Elképzelhető tehát, hogy Tejútrendszerünk 3-4 millió naptömegű központi fekete lyuka körül is kering egy másik ilyen objektum, valamely korábbi galaxis bekebelezése maradványként. A központi fekete lyuk másként is juthatott társhoz, például a centrumhoz meglepően közel keringő csillaghalmazok révén. Az ilyen halmazokban úgynevezett középtömegű fekete lyukak lehetnek. Ha egy ilyen, belülre sodródott halmaz felbomlik, egy kisebb fekete lyukat juttathat a nagyobb közelébe.

A helyzet érdekessége, hogy Youjun Lu (University of California, Santa Cruz) és kollégái számításai alapján az elméleti lehetőség viszonylag egyszerűen ellenőrizhető. Számítógépes szimulációkkal azt modellezték, hogy mi történik egy kettőscsillaggal, ha egy magányos központi fekete lyukhoz téved, és mi zajlik le vele, ha két egymás körül keringő fekete lyuknál történik ugyanez.

A modell alapján egy magányos fekete lyuknál a kettőscsillag egyik tagja a kompakt objektumba zuhan, míg társa nagy sebességgel kilökődik. Így keletkezhettek azok az extrém nagy sebességű csillagok, amelyekből már tízet sikerült azonosítani az elmúlt három évben. Ugyanakkor egy páros fekete lyuk körül nagyobb térségben jelentkezik erősen azok gravitációs hatása. Ha pedig szoros rendszert alkot a kettőscsillag, maximum a Föld-Nap távolság harmada választja el őket, akkor a fekete lyuk páros egyetlen objektumként "kezeli" őket, és a páros együtt maradhat, miközben kilökődik.

Napunk közelében nagyjából a csillagok 10%-a kettős. (A kettőscsillagok korábban feltételezett magasabb arányáról szóló becslések a nagyobb tömegű csillagokból indultak ki, amelyeknél gyakoribbak a kettősök.) Jelenleg 10 extrém nagysebességű, feltehetőleg a központi objektum(ok) által kilökött csillagot ismerünk. Ha tehát ezek közül egy is kettős lenne, az valószínűsítené a fenti teóriát. A kettős természet megállapítása nem könnyű, de mind a tíz égitestnél feltehetőleg még az idén sikerül elvégezni a szükséges pontosságú méréseket.

Kereszturi Ákos