2010.03.29. - Hogyan viselkedik a sötét anyag nagytömegű fekete lyukak közelében?

Két mexikói kutató modellszámítások alapján becslést adott a sötét anyag lehetséges maximális sűrűségére a galaxisok magjában helyet foglaló szupernehéz fekete lyukak közvetlen környezetében.

A Világegyetemről alkotott jelenlegi elképzelés szerint az Univerzum mintegy negyedét az ún. sötét anyag, ez az egyelőre még misztikus "szubsztancia" alkotja, melynek létéről csak gravitációs hatása árulkodik. Az Univerzum korai fejlődési fázisaira vonatkozó elméletek azt mondják, hogy a gáz csillagok keletkezéséhez vezető sűrűsödése a sötét anyag alkotta csomósodások körül indult be. Ezen első csillaggenerációkból jöttek létre aztán a ma is megfigyelhető galaxisok. Utóbbiak kialakulásával és fejlődésével foglalkozó kutatások során már eddig is rengeteg energiát fordítottak a sötét anyag szerepének tisztázására. Ezen vizsgálatok sorában a National Autonomous University of Mexico (UNAM) két kutatója, Xavier Hernandez és William Lee most becslést adtak sűrűségének felső határára egy nem kevésbé egzotikus objektumtípus, a galaxisok centrumában található szupernehéz fekete lyukak környezetében.

Fantáziarajz egy galaxis centrumában helyet foglaló szupernehéz fekete lyuk körüli téridőgörbületről. A fekete lyuk a saját kezdeti tömegétől és a körülötte lévő sötét anyag mennyiségétől és sebességdiszperziójától függő ütemben nyeli az utóbbit. Az akkréciós ráta felső határt szab a sötét anyag lokális sűrűségének.
[Felipe Esquivel Reed]

Hernandezék azt tanulmányozták, hogy milyen módon nyelik el a millió-milliárd naptömegnyi fekete lyukak a környezetükben található sötét anyagot. A modellszámítások alapján azt találták, hogy az anyag elnyelésének üteme, az akkréciós ráta nagyon érzékeny a fekete lyuk körül található sötét anyag mennyiségére. Ha annak koncentrációja nagyobb lenne, mint 7 naptömeg köbfényévenként, a fekete lyuk olyan gyorsan növekedne, azaz annyi sötét anyagot nyelne el, hogy az egész galaxis rövid idő alatt felismerhetetlenné válna. Hernandez megfogalmazása szerint a galaxisok kialakulása óta eltelt évmilliárdok alatt egy ilyen gyors folyamat annyira megváltoztatná a galaxispopulációt, hogy az teljesen eltérne a ma megfigyelhetőtől.

Vizsgálatuk tehát azt sugallja, hogy a sötét anyag sűrűségének a galaxisok centrumában nagyjából konstansnak kell lenni. Eredményüket az Univerzum jelenlegi fejlődési modelljeivel összevetve Hernandez és Lee arra a következtetésre jutott, hogy ez utóbbiakat alátámasztó néhány feltételezés valószínűleg módosításra szorulhat: a sötét anyag talán mégsem teljesen úgy viselkedik, mint ahogyan a kutatók eddig gondolták.

Az eredményeket részletező szakcikk a Monthly Notices of the Royal Astronomical Society c. folyóiratban fog megjelenni.

Forrás:

• ScienceDaily 2010.03.22.
• arXiv:1002.0553v1 [astro-ph.CO]