2008.04.24. - A fekete lyukak részecskeáramainak hajtómechanizmusa

Egy új vizsgálat szerint a nagytömegű központi fekete lyukakból kiinduló, közel fénysebességgel haladó részecskenyalábokat erősen felcsavarodott erővonalakkal rendelekező mágneses terek mozgatják.

Az ún. aktív galaxismagokban (AGN) található nagytömegű központi fekete lyukaknál sok esetben figyelhető meg egy nagyenergiájú részecskékből álló, ellentétes irányú nyalábpár. Az asztrofizika aktív galaxisokkal foglalkozó ágának egyik legizgalmasabb kérdése, hogy ezekben a nyalábokban milyen mechanizmus gyorsítja fel a plazma részecskéit közel fénysebességre. Egy új megfigyeléssorozat eredményeként a kérdéses objektumok egyik csoportja, az ún. blazárok esetében a kutatók közelebb kerültek a kérdés megválaszolásához.

Alan Marscher (Boston University) és munkacsoportja több éven keresztül a 950 millió fényévre található BL Lac nevű blazárt tanulmányozta különböző hullámhossztartományokban (optikai, röntgen és rádió) dolgozó teleszkóppal. (A blazár elnevezés félig a BL Lac nevéből származik, a másik fele a "kvazár"-ból jön.) A leginkább elfogadott elmélet szerint a részecskeáramok gyorsításáért a fekete lyukhoz közeli, a körülötte található akkréciós korong differenciális rotációja miatt jelentősen felcsavarodott, s így nagyon erős mágneses terek felelősek. Marscher szerint ezt az elméletet a Very Large Baseline Array antennarendszerrel végzett nagyfelbontású megfigyelések teljes mértékben alátámasztani látszanak, a VLBA-val készített rádióképek ugyanis a fekete lyukból csavarvonal mentén kifele mozgó anyagáramot mutatnak.

Fantáziarajz a fekete lyukból spirális alakban kifele mozgó lökéshullámról (sárga szín), amint áthalad a hozzánk közelebbi nyalábon, melyben a világoskék vonalakkal jelölt mágneses erővonalak szintén spirális alakban vannak feltekeredve. Ez a folyamat egy felfénylést okoz. Később a lökéshullám áthatol a jet-ben található, X alakú stacionárius sűrűsödésen, ami egy második felfényléssel jár.
[Marscher és tsai]

A kutatók szerint a blazárok kitörései a fekete lyuk közvetlen közelében indulnak, ahol az ún. mágneses átcsatolódás (magnetic reconnection) extra energiát pumpál a nyalábokba, ami valószínűleg a jet-ben spirálisan kifele haladó lökéshullámot indukál. Ez és a mozgó anyag által kibocsátott egyéb sugárzás egy felfénylést okoz, amikor a nyaláb látóiránnyal bezárt szöge a legkisebb. Néhány hét múlva, ahogyan az anyag hűlésével és tágulásával az emisszió halványodik, egy második felfénylés is várható a jet és a galaxis környező gázanyaga közti nyomáskülönbség következtében létrejött stacionárius lökéshullám által indukált sűrűsödésben.

Marscher és kollégái remélik, hogy a májusban felbocsátandó GLAST (Gamma-ray Large Area Space Telescope) segítségével a blazárok még mélyebb rétegeibe nyerhetnek bepillantást. A GLAST-mérések körébe 28 objektumot terveznek bevonni, de addig is ötöt részeletesen kívánnak tanulmányozni a NASA Rossi X-ray Timing Explorer műholdjával.

Az eredményeket részletező szakcikk a Nature magazin 2008. április 24-i számában jelent meg.

Forrás:

• Astronomy Now Online
• Nature, Vol. 452, p966