2008.09.03. - Extragalaktikus fekete lyukak felső tömeghatára

Egy új kutatás szerint az aktív galaxisok magjaiban található fekete lyukak felső tömeghatára az eddig gondoltnál jóval nagyobb, mintegy 50 milliárd naptömeg körüli is lehet.

Tejútrendszerünk és a közeli galaxisok centrális vidékeinek egyre precízebb vizsgálhatósága, valamint a távoli, aktív galaxismagokból érkező sugárzások elemzése révén mára biztossá vált, hogy a legtöbb galaxis közepén egy (vagy akár több) szupermasszív fekete lyuk található. Ezek a jelenlegi elméletek szerint több kisebb fekete lyuk összeolvadásából jöttek létre, s jelenlétük meghatározó a galaxisok fejlődésének szempontjából.

A gigászi égitestek kimutatása és paramétereik meghatározása azonban korántsem egyszerű. A Tejútrendszer és a szomszédos galaxisok esetében - kisebb-nagyobb hibákkal - mérhető a fekete lyuk körül keringő csillagok és gázanyag sebessége, amiből megbecsülhető a fekete lyuk tömege. A nagyon távoli, intenzív sugárforrásokként azonosított (főként röntgen- és rádiótartományban detektálható) objektumok (összefoglaló néven aktív galaxismagok, AGN-ek) esetében a fekete lyuk körül áramló anyag sugárzását észleljük, melynek precíz színképi vizsgálata szintén lehetőséget teremt a tömegbecslésre. A relatíve pontosabb mérésekből történő becslések alapján jelenleg az M87 katalógusjelű, közeli (körülbelül 55 millió fényévre lévő) galaxis centrumában található fekete lyuk tűnik a legnagyobb tömegűnek (körülbelül 3 milliárd naptömeg).

Priya Natarajan (Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics) és Ezequiel Treister (European Southern Observatory) véleménye szerint ennél jóval nagyobb tömegű fekete lyukak is létezhetnek. A két kutató alaposan tanulmányozta a rendelkezésre álló, a fekete lyukak környezetéből érkező sugárzások detektálásából származó mérési adatokat, elsősorban a röntgen- és a vizuális tartományban. Natarajan és Treister elsősorban a galaktikus fekete lyukak átlagos növekedési ütemét (azaz a környezetükben lévő gázanyag elnyelésének gyorsaságát), valamint az Univerzum életkorának függvényében vett tömegeloszlásukat próbálták feltérképezni.

Fantáziarajz egy gigászi fekete lyukról.
[NASA]

Vizsgálataik szerint a távoli múltban megfigyelhető, nagytömegű fekete lyukak azóta még nagyobbra duzzadhattak, átlagosan 5 és 50 milliárd naptömeg közé eső tömegűre. Azonban ezek az "ultranehéz" fekete lyukak sem nőhetnek a végtelenségig: a két kutató eredményei alapján kb. 50 milliárd naptömegnél húzódik a felső határ. Ennek oka az lehet, ahogyan ezt más vizsgálatok is sugallják, hogy egy idő után a galaktikus fekete lyukba hulló anyag sugárzása "szétfújja" a környéken lévő, további gázanyagot, így nem marad utánpótlás az "éhes" fekete lyuk számára. Az ultramasszív fekete lyukak - ha tényleg léteznek - igazán kiérdemlik a gigantikus jelzőt: egy "mindössze" 5 milliárd naptömegnyi fekete lyuk mérete Naprendszerünk háromszorosát teszi ki!

Úgy tűnik, a megfigyelések során sikerült is már találni egy ilyen, ultranehéz fekete lyukat. A mintegy 3,5 milliárd fényévre lévő, OJ 287 katalógusjelű galaxis közepén a modellek szerint két óriási fekete lyuk kering egymás körül, s a nagyobbik tömege - óvatos becslések szerint - eléri a 18 milliárd naptömeget. Ugyanakkor több csillagász - köztük a princeton-i egyetem híres asztrofizikusa, Scott Tremaine - is arra figyelmeztet, hogy a távoli fekete lyukak környezetéből érkező sugárzások alapján nagyon nehéz pontos tömegbecslést végezni, mivel a sugárzás intenzitása folyamatosan változhat a behulló anyag mennyiségétől függően, így minden ilyen jellegű eredményt megfelelő fenntartásokkal kell kezelni.

Az eredményeket részletező szakcikk a Monthly Notices of the Royal Astronomical Society (MNRAS) c. folyóirat 2008. augusztusi számában jelent meg.

Forrás:

• NewScientistSpace, 2008.09.03.