2009.03.30. - Önmagát szabályozó mikrokvazár

A Chandra röntgenműhold új eredményei szerint az egy-két tucat naptömeggel bíró fekete lyukak a milliószor/milliárdszor nagyobb társaikhoz hasonló mechanizmussal szabályozzák saját növekedési ütemüket.

A különböző fekete lyukak tömege széles skálán változik. A kvazárokban is helyet foglaló szupernehéz, a Nap tömegét akár milliárdszorosan is meghaladó méretű képviselőik mellett vannak jóval kisebbek is, melyek tömege csillagunkénak mindössze 7-25-szöröse. Ezek közül néhány esetében a kvazároknál megszokott részecskeáramok (jet-ek) is előfordulnak, ezért mikrokvazároknak is nevezik őket.

Egy, a Chandra röntgenműhold mérésein alapuló új tanulmány, melynek vezető szerzője Joseph Neilsen, a Harvard egyetem hallgatója, a Tejútrendszerben található híres képviselőjükkel, a GRS 1915+105 katalógusjelűvel kapcsolatos friss eredményeket ismerteti. A fekete lyuk egy kettős rendszer főkomponense, tömege a Napénak körülbelül 14-szerese, s a kísérőcsillagától folyamatosan anyagot szív el, ami egy akkréciós korongon keresztül áramlik eseményhorizontján belülre. A rendszerben nem kevesebb mint 14 különböző, a néhány másodpercestől a néhány hónaposig terjedő időskálájú előrejelezhetetlen és komplikált változás fordul elő. 1999-es felbocsátása óta a Chandra röntgenspektrográfjával 11 alkalommal észlelte a forrást. A vizsgálatok eredményei azt mutatják, hogy a GRS 1915+105 részecskeáramai periodikusan leállnak, ahogyan a fekete lyukhoz közeli forró anyag röntgensugárzásának hatása elkezdi csökkenteni az akkréciós korong tömegbeáramlási rátáját, azaz a sugárzás egyszerűen meggátolja a jet-ek táplálásához szükséges mennyiségű anyag bejutását a korongból. Fordítva, ha a sugárzás intenzitása lecsökken, a részecskeáramok is újra megjelennek. A jet-ek újraindulásának oka azonban még egyáltalában nem ismert, ennek magyarázata továbbra is a terület egyik legnagyobb megoldandó problémája.

Az optikai és infravörös kép a Tejútrendszer fősíkjához közel elhelyezkedő GRS 1915+105 mikrokvazár környezetét mutatja, míg az inzertben a röntgenképe látható. A GRS 1915+105 a Galaxis egyik legfényesebb röntgenforrása.
[Röntgen: NASA/CXC/Harvard/J. Neilsen; optikai és infravörös: Palomar DSS2]

Az új eredmények szerint a két versengő mechanizmus nagyjából hasonló mennyiségű anyagot távolít el a fekete lyuk közvetlen környezetéből. Íly módon a fekete lyuk önmaga szabályozza a növekedési ütemét. Az aktív galaxisok (AGN) centrumában helyet foglaló szupernehéz fekete lyukaknál ez a mechanizmus elfogadott magyarázat az akkréciós ráta szabályozására, a GRS 1915+105 esete azonban az első direkt bizonyíték arra, hogy a csillagtömegű fekete lyukaknál is működőképes a dolog. Julia Lee (HCfA), a kutatócsoport egyik tagja szerint az elképzelés így rögtön két dolgot is magyaráz, a növekedési ráta szabályozásán kívül a jet-ek időszakos eltűnésére is indokul szolgál. Neilsen szerint az óriási tömegkülönbséggel bíró fekete lyukak hasonlónak tűnő viselkedése az előzőeken túl azért is megnyugtató, mert bajban valójában akkor lennénk, ha az esetleges eltérő viselkedést kellene magyaráznunk. Lee külön kiemeli, hogy mivel a változások időskálái a tömeggel arányosak, a szupernehéz fekete lyukaknál azokat nem tudnánk ilyen részletességgel tanulmányozni. A csillagtömegű fekete lyukak esetében ugyanis például az órás időskálán bekövetkező változások a szupernehéz fekete lyukáknál körülbelül 10 ezer éves időskálán jelennek meg. Így a hasonló viselkedés miatt a kistömegű fekete lyukak tanulmányozása jó modelleket szolgáltathat óriási rokonaik leírásához is.

A GRS 1915+105 esete az előzőeken túl lehetőséget nyújt a kutatók szarkasztikus humorának megcsillantására is, ugyanis Lee - nyilván a pénzügyi és gazdasági világválság ürügyén - nem mulasztotta el megjegyezni, hogy a fekete lyukak talán jobban tudják szabályozni önmagukat, mint ahogyan ezt a pénzügyi piacok teszik ...

A mechanizmust szemléltető animáció tekinthető meg a Chandra honlapján (lásd Forrás). Az eredményeket részletező szakcikk a Nature 2009. március 26-i számában jelent meg.

Forrás:

• Chandra NR 2009.03.26.