2012.05.01. - Hogyan hízhattak meg ennyire gyorsan a fekete lyukak?

Számítógépes szimulációk szerint elképzelhető, hogy a szupernehéz fekete lyukak körül eredetileg több, különböző síkokban elhelyezkedő gázkorong is volt, s ezek ütközései vezethettek ezen objektumok gyors tömegnövekedéséhez.

Brit és ausztrál csillagászok új elmélettel álltak elő azzal kapcsolatban, hogy a galaxisok centrumában található fekete lyukak milyen módon válhattak különlegesen nagy tömegűvé. A Tejútrendszer centrumában elhelyezkedő fekete lyuk ugyan "csak" körülbelül 4 millió naptömegű, de találtak már a Napnál 10 milliárdszor nehezebb központi objektumot is. Ezek az égitestek már akkor kifejlődtek, amikor az Univerzum életkora a mostaninak tizede volt, ezért nagyon gyorsan kellett, hogy növekedjenek az Ősrobbanást követően.

A fekete lyukak úgy "híznak", hogy a körülöttük lévő gázanyag beléjük hullik, szaknyelven ezt a folyamatot akkréciónak nevezik. A gázanyag akkréciós korongot alkot a fekete lyuk körül és lassan bespirálozódik. Az elfogadott akkréciós rátákkal számolva azonban az Univerzum teljes életkora sem lett volna elég a ma ismert legnagyobb tömegű fekete lyukak létrejöttéhez. Egyértelműen egy gyorsabb mechanizmusra van tehát szükség ahhoz, hogy ilyen nagy tömegű objektumok kialakulhassanak.

Chris Nixon, Andrew King (University of Leicester) és Daniel Price (Monash University) azt kezdték vizsgálni, hogy mi történik akkor, ha egyszerre több irányból is anyaghoz tud jutni egy fekete lyuk. A kutatók számítógépes szimulációk révén tanulmányozták azt az esetet, mikor két anyagkorong kering az objektum körül különböző síkokban. Rövid idő után a korongok kiterjedtek és összeütköztek egymással, ennek következtében pedig nagy mennyiségű anyag hullott a fekete lyukba, a gázrészecskék sebessége ugyanis az ütközés után már nem elég nagy ahhoz, hogy keringési pályán maradjanak a fekete lyuk körül. A számítások szerint ezen folyamat révén ezerszer gyorsabb tömegnövekedés érhető el, mint az akkréció során.

Két, egymással 30 fokos szöget bezáró akkréciós korong egy fekete lyuk körül brit és ausztrál kutatók szimulációi alapján.
[Nixon, King & Price, University of Leicester / Monash University]

Ez az elmélet tehát megmagyarázhatja a fekete lyukak gyors növekedését az Univerzum korai szakaszában. Azt egyelőre nem tudni, hogy a galaxisokban pontosan hogyan is áramlott az anyag akkoriban, de úgy gondolják, hogy ha ez a mozgás kaotikus volt, az szintén segíthette a fekete lyukak tömegének gyors növekedését.

Az eredményeket részletező szakcikk a Monthly Notices of the Royal Astronomical Society folyóiratban jelent meg.

Forrás:

• ScienceDaily 2012.03.23.