2008.06.18. - A fekete lyukak természete független a tömegüktől

Röntgen- és földi bázisú mérések, illetve elméleti modellek alapján az M81 spirálgalaxis középpontjában elhelyezkedő nagytömegű fekete lyuk pontosan úgy viselkedik, mint csillagméretű kisebb társai.

A Nagy Medve csillagképben megfigyelhető, tőlünk 12 millió fényév távolságra lévő M81 katalógusjelű spirálgalaxis középpontjában az elképzelések szerint egy körülbelül 70 millió naptömegű fekete lyuk található. Maga a galaxis az ún. alacsony luminozitású AGN-k (aktív magú galaxisok) közé tartozik. Egy, a Chandra röntgenműhold adatain és földi bázisú megfigyeléseken alapuló új kutatás szerint ez a nagytömegű fekete lyuk pontosan ugyanolyan módon nyeli el a környezetében lévő anyagot, s bocsát ki energiát, ahogyan a nagytömegű csillagok magjának összeomlásakor keletkező sokkal kisebb társai. Ez az eredmény megerősíti az általános relativitáselmélet azon következtetését, hogy a fekete lyukak tulajdonságai nagyon hasonlóak, függetlenül a tömegüktől. Segíthet ugyanakkor abban is, hogy előrejelezzék egy egyelőre még csak hipotetikus új osztályba tartozó fekete lyukak paramétereit.

A 12 millió fényévre található, M81 katalógusjelű spirálgalaxis kompozit képe, melyet a NASA nagy űrobszervatóriumainak felvételeiből montíroztak össze. Az optikai képet (zöld) a Hubble, az infravöröset (rózsaszín) a Spitzer űrteleszkóp, míg az ultraibolya felvételt (bíbor) a GALEX készítette. Az inzertben a galaxis középpontjának a Chandra röntgenműhold által készített képe látható.
[Röntgen: NASA/CXC/Wisconsin/D. Pooley és CfA/A. Zezas; optikai: NASA/ESA/CfA/A. Zezas; ultraibolya: NASA/JPL-Caltech/CfA/J. Huchra et al.; infravörös: NASA/JPL-Caltech/CfA]

A 2005 február és augusztus között végzett, egyedülállóan hosszú időtartamot lefedő megfigyelésekhez a Chandra mellett három rádióantenna-rendszert (Giant Meterwave Radio Telescope, Very Large Array, Very Long Baseline Array), két milliméteres hullámhosszakon működő antenna-rendszert (Plateau de Bure Interferometer, Submillimeter Array) és az infravörös mérésekhez a Lick Obszervatórium távcsöveit használták. Az észlelések szimultán folytak, hogy az anyagbeáramlási rátában hosszabb idő alatt bekövetkező változások okozta fényességingadozások hatását ki lehessen küszöbölni. Jelenleg a Chandra az egyedüli műhold, ami képes a központi fekete lyuk jóval halványabb röntgensugárzását a galaxis teljes emissziójától különválasztani, illetve a körülbelül 17 parszek méretű galaxismagot a környezetétől izolálni.

A Sera Markoff (University of Amsterdam) vezette kutatócsoportnak az M81 magjában található nagytömegű fekete lyuk környezetének rövidebb és hosszabb időskálákon zajló spektrális változásait sikerült egy olyan modellel leírnia, melyet eredményesen használnak a röntgenkettősök ún. "hard" állapotának jellemzésére. Ebben a fázisban a csökkenő anyagbeáramlási ráta és az anyagbeáramlási korong gyengülő emissziója mellett is nő a rendszer energiakibocsátása, mégpedig a korongra merőleges kompakt kilövellések (jet) megjelenésének és hosszabb időszakon keresztüli fennmaradásának köszönhetően. Ez pedig azt jelenti, hogy a röntgenkettősökben található néhány (tucat) csillagtömegnyi fekete lyukakra alkalmazható modell jól működik/működhet a sokmilliószor nagyobb tömegű központi fekete lyukakra is, s így ezek az egzotikus objektumok valóban egységes keretbe illeszthetők.

Az eredményeket részletező szakcikk az Astrophysical Journal c. folyóiratban fog megjelenni.

Forrás:

• Chandra NR, 2008.06.18.
• arXiv:0804.0344v1 [astro-ph]