2012.03.23. - Ultragyors kifújásokkal alakítják a központi fekete lyukak galaxisaikat

Az aktív galaxisok közel felében alakulhattak ki ultragyors anyagkifúvások, melyek lefékezik a központi fekete lyuk növekedését és a környezetében található csillagok keletkezési rátáját.

Sok éves megfigyelései alapján érdekes összefüggés mutatkozik a galaxisok központi fekete lyukainak tömege és a galaxis központi, nagyjából gömb alakú térrészében, az ún. központi dudorban található csillagok sebességeloszlása között. A Francesco Tombesi (NASA, Goddard Space Center) által vezetett nemzetközi kutatócsoport nemrég azonosított egy új típusú, a fekete lyuk által irányított kifújást, amely kellően intenzív és kellően általános jelenségnek tűnik ahhoz, hogy megmagyarázza ezt a kapcsolatot.

A legtöbb nagyméretű galaxis közepén található egy, a Nap tömegénél több milliószor nagyobb tömegű fekete lyuk. Azok a galaxisok, melyek fekete lyuka ennél is nagyobb tömegű, a dudorban gyorsan mozgó csillagokat is tartalmaznak. Ez egyfajta visszacsatolási folyamatra utal a galaxis fekete lyuka és a csillagkeletkezési folyamatok között. Egyelőre még nincs megfelelő magyarázat arra, hogy a fekete lyuk aktivitása hogyan képes befolyásolni a központi dudort, amely nagyjából milliószor nagyobb területű annál, mint ahol a fekete lyuk gravitációs hatása még kellően erős lehet.

A fekete lyukakat körülvelő forró gázkorong, illetve az ebben a térrészben található nagyenergiájú részecskék is erős röntgenforrások, ám ezek összintenzitása sem egyeztethető össze a megfigyelt galaktikus jellemzőkkel. A korong belső széléhez közel keringő anyagtörmeléket a fekete lyuk gyakran eltéríti egy kifelé irányuló részecskenyalábba. Bár ezek a nyalábok akár a fénysebesség felére is felgyorsíthatják az anyagot, a számítógépes szimulációk azt mutatják, hogy a terjedés során végig keskenyek maradnak, és az energiájuk nagy részét is elvesztik jóval a galaxis csillagkeletkezési régiójának elérése előtt. A csillagászok azt gyanították, hogy valamit nem vettek észre, ám az utóbbi években egy új fajta, a fekete lyuk által irányított kifújásra utaló bizonyítékok láttak napvilágot. Néhány aktív galaxis közepén a fluoreszcens vas röntgenhullámhosszain végzett megfigyelések azt mutatták, hogy a sugárzás elnyelődik. Ez azt jelenti, hogy egy hideg gázfelhőnek kell lennie a röntgenforrás és köztünk. Mi több, ezek az elnyelési színképvonalak a rövidebb hullámhosszak felé eltolódva látszanak, azaz kékeltolódást szenvednek, tehát a felhők közelednek felénk.

Fantáziakép egy aktív galaxis centrumában lévő szupernehéz fekete lyuk által létrehozott ultragyors anyagkifúvásról. A kinagyított részleten a fekete lyuk körül lévő akkréciós korong is látszik.
[ESA/AOES Medialab]

Két, korábban megjelent tanulmányban Tombesi és kollégái megmutatták, hogy ezeknek a felhőknek a jelenléte megkövetel egy jól megkülönböztethető típusú kifújást. Azóta a kutatók 42 közeli, 1,3 milliárd fényéven belüli galaxist vettek célba az XMM-Newton űrtávcsővel, hogy pontosítsák ezeknek az ún. ultragyors kifújásoknak (UFO, Ultra-Fast Outflow) a tulajdonságait. A kifújások a kiválasztott galaxisok 40%-ban fordultak elő, azt a feltevést erősítve, hogy ezek általános jelenségek a fekete lyukak dominálta galaxisokban. A mérések azt mutatták, hogy a felhő és a központi fekete lyuk távolsága általában kisebb, mint 0,1 fényév, és a kifújások átlagos sebessége körülbelül a fénysebesség 14%-a (mintegy 150 millió km/h). A kutatók becslései szerint a kifújások fenntartásához közel évi 1 naptömegnyi anyag szükséges, ami összemérhető ezeknek a fekete lyukaknak a tömegbefogási rátájával. Habár az UFO-k lassabbak, mint a részecskenyalábok, sokkal nagyobb sebességgel rendelkeznek, mint más típusú galaktikus kifújások, vagyis jóval intenzívebbek. Ezért Tombesi szerint nagy esélyük van arra, hogy döntő szerepet játsszanak a fekete lyukak és a galaxisok közötti visszacsatolási jelenségekben.

A tömeg eltávolításával (ami egyébként a fekete lyukba zuhanna) az ultragyors kifújások lefékezik a fekete lyukak növekedését. Ugyanakkor az UFO-k kisöprik az új csillagok nyersanyagát képező gázt is a csillagkeletkezési régióból, és ezzel lelassítják, vagy teljesen leállítják a csillagkeletkezést a galaxis központi dudorában. Egy ilyen forgatókönyv magyarázattal szolgálhat a megfigyelt kapcsolatra az aktív galaxismagok és a dudor csillagai között.

Az UFO-k szerepének megértésében jelentős fejlődést hozhat a tervek szerint 2014-ben startoló japán Astro-H röntgen-űrtávcső. De a kutatók addig is igyekeznek meghatározni a folyamat részleteit, amely előidézi ezeket az ultragyors kifújásokat. Ez pedig egy fontos lépés lehet ahhoz, hogy megértsük, hogyan is alakulnak ki és fejlődnek az aktív galaxisok.

Forrás:

• NASA News 2012.02.27.