2008.04.15. - A Galaxis centrumában található fekete lyuk múltbeli aktivitása

Tizenegy évet átfogó röntgenadatok alapján úgy tűnik, hogy 300 évvel ezelőtt a Tejútrendszer centrumában helyet foglaló fekete lyuk a jelenleg tapasztalható szintnél sokkal aktívabb volt.

A japán Suzaku és ASCA, illetve a NASA Chandra és az ESA XMM-Newton röntgenteleszkópjainak 1994 és 2005 közötti mérései alapján japán kutatók kimutatták, hogy a Tejútrendszer középpontjában helyet foglaló, körülbelül 4 millió naptömegű, Sgr A∗-nak is nevezett fekete lyuk mintegy 300 évvel ezelőtt egy nagyenergiájú röntgenflert bocsátott ki. A kutatócsoport vezetője, Tatsuya Inui (Kyoto University) szerint a felfedezés magyarázhatja azt is, hogy a központi fekete lyuk jelenleg miért bocsát ki sok nagyságrenddel kisebb energiát, mint az aktív galaxisok magjai: valószínűleg most éppen a kitörés utáni nyugalmi fázisban van.

A Chandra röntgenműhold felvétele a Tejútrendszer középpontjának közvetlen környezetéről, megjelölve rajta a nagytömegű központi fekete lyuk helyét.
[NASA/CXC/MIT/F.K. Baganoff és tsai]

A 11 év alatt összegyűjtött adatok azt mutatják, hogy a központi fekete lyukhoz közeli gázfelhők röntgenintenzitása gyorsan változott - nőtt, majd csökkent -, követve ezzel a fekete lyuk közvetlen környezetében létrejövő röntgenpulzusokat. A fekete lyukba bespirálozó anyag több millió fokra melegszik fel, így intenzív röntgensugárzást bocsát ki. Minél több anyag torlódik fel a fekete lyuk eseményhorizontja közelében, annál erősebb lesz ez a röntgensugárzás. Az intenzitásában bekövetkező fluktuációkat a csomósodások miatti változó anyagbeáramlási ütem okozza.

A röntgenpulzusoknak 300 év kell ahhoz, hogy elérjék a Sagittarius B2 jelű óriás molekulafelhőt, így az a fekete lyuk közelében bekövetkező változásokat 300 év késéssel követi és közvetíti a külvilág felé. A felhő anyagát elérő nagyenergiájú röntgensugárzás a benne lévő neutrális vasatomokból belső elektronokat üt ki. A későbbi rekombináció eredményeként 6,40 keV energiájú fotonok jönnek létre, melyek a felhő adott területén megemelik a röntgenintenzitást. A fekete lyuknál keletkezett felvillanás áthaladása után a felhő elhalványul és visszanyeri normál intenzitását. Az ún. röntgenvisszfényt okozó terület az Sgr B2 felhőben mindössze 10 fényév átmérőjű, s öt év alatt jelentős intenzitásváltozást mutatott. A vas említett röntgenvonalának feloldásával a Suzaku műholdnak nagy szerepe volt annak tisztázásában, hogy a visszfényt nem okozhatták például szubatomi részecskék, ugyanis ilyen nagyságú területen ilyen gyorsan bekövetkező változáshoz mindenképpen fénysebességhez közeli információterjedés szükséges.

Az Sgr A∗ egyébként gyakran mutat röntgenflereket, ezek tipikus hossza azonban mindössze néhány óra, amplitúdójuk pedig csak egy nagyságrenddel haladja meg az alapintenzitást, így a flerek energiája még a csúcs elérésekor is mintegy hat nagyságrenddel marad el az adott nagytömegű fekete lyuk ún. Eddington-féle határluminozitásától. A kutatócsoport egyik tagja, Katsuju Koyama (Kyoto University) szerint azonban a 300 évvel ezelőtti óriásfler ezeknél milliószor fényesebb volt, s 10-szeresen meghaladta annak az 50 évvel ezelőtti kitörésnek az energiáját is, melynek röntgenvisszfényét Michael Muno (California Institute of Technology) detektálta 2007-ben a Chandra műhold mérései alapján.

A Sagittarius B2 óriás molekulafelhő egy részének négy különböző műholddal négy időpontban a neutrális vas 6,40 keV-os Kα-vonalában készült röntgenképe. A pixelméret mindegyik esetben 50″x50″. A terület egyes részei egy körülbelül 11 éves időtartam alatt kifényesedtek, majd újra elhalványultak. A jelenséget a központi fekete lyuk röntgenaktivitásának változása okozta.
[Inui és tsai]

Egyelőre még nem tisztázott, hogy mi okozza a 26 ezer fényévre lévő galaktikus centrum röntgenintenzitásának ilyen mértékű változását. Koyama szerint az egyik lehetőség, hogy egy néhány évszázada bekövetkezett szupernóva-robbanás lökéshulláma átmenetileg sokkal több gázt sodort be a fekete lyukba, s ez a plusz anyag okozta azt, hogy a nyugalmi állapotot egy hirtelen bekövetkező óriási kitörés szakította meg.

Az eredményeket részletező szakcikk a Publications of the Astronomical Society of Japan (PASJ) c. folyóiratban fog megjelenni.

Forrás:

• Astronomy Magazine, 2008.04.15.
• arXiv:0803.1528v1 [astro-ph]