2012.06.12. - Kétsebességesek lehetnek a fekete lyukak

Két aktív fekete lyuk tanulmányozása során holland kutatók arra a következtetésre jutottak, hogy vélhetőleg minden ilyen objektum "kétsebességes", azaz két eltérő állapotban tud működni.

A fekete lyukak nem csak anyagot nyelnek el kozmikus környezetükből, hanem ennek mintegy ellentételezéseként óriási intenzitással energiát is pumpálnak vissza az Univerzumba, egyrészt röntgensugárzás, másrészt kifúvások (jet-ek) formájában. Ezt azonban nem minden fekete lyuk csinálja ugyanolyan módon, ezen probléma megoldása pedig régóta foglalkoztatja a csillagászokat. Két aktív fekete lyuk tanulmányozása során a SRON Netherlands Institute for Space Research kutatói most arra utaló jeleket találtak, hogy minden fekete lyuk két különböző állapotban működhet, akár azt is mondhatjuk, hogy a gépkocsik hajtásláncához hasonlóan sebességet válthatnak.

A fekete lyukakból kis nyílásszögű jet-ek formájában közel fénysebességgel kiáramló anyag jelentős hatást gyakorolhat a környezetre. Például a galaxisok centrumában található szupernehéz fekete lyukak óriási buborékokat fújhatnak és felfűthetik az intergalaktikus gázt a galaxishalmazokban. Másik példa lehet az ún. Hanny's Voorwerp (Hanny objektuma), egy gázfelhő, melyben akkor indult be a csillagkeletkezés, miután egy közeli galaxis központi fekete lyukából kiinduló jet lecsapott rá. Ezek a jelenségek rámutatnak arra, milyen fontos annak ismerete, hogy a fekete lyukak miként termelik és sugározzák ki az energiát, ezen folyamatok sok részlete azonban még ma is tisztázatlan.

Fantáziarajz egy, a kísérőjétől anyagot elszívó fekete lyukról.
[P. Jonker/Rob Hynes]

A megfigyelésekből 2003-ra világossá vált, hogy kapcsolat van a fekete lyukak által kibocsátott röntgensugárzás és a jet-ek között, aminek magyarázata mindenképpen szükséges a hajtómechanizmus megértéséhez. A kapcsolat felfedezése utáni első néhány évben úgy tűnt, hogy az minden fekete lyukra ugyanolyan, hamar megjelentek azonban a kivételek is. Esetükben ugyan szintén megállapítható volt a kapcsolat a röntgenemisszió és a kifúvásokkal távozó energia között, a kettő aránya azonban különbözött a "sztenderd" fekete lyukak esetében kapott aránytól. Ahogyan a számuk növekedett, egyre inkább nyilvánvalóvá vált, hogy két különböző hajtómechanizmusnak kell léteznie, melyek némileg eltérő módon működtetik a fekete lyukat. Az autós hasonlatnál maradva: mintha az egyik csoport tagjait benzin, a másikét pedig gázolaj hajtaná.

A kutatók éveken keresztül igyekeztek ezt a különbséget a két csoport tagjainak megfigyelhető tulajdonságai alapján igazolni, mostanáig nem sok sikerrel. Előrelépésnek számít a területen Michael Coriat (University of Southampton) és munkatársainak eredménye, akik olyan fekete lyukat találtak, amely átkapcsolni látszott a két röntgen/jet energiaarány között, mégpedig a fényességváltozásától függően. Ez azonban azt sugallta, hogy nem feltétlenül kell két hajtómechanizmusnak léteznie, a magyarázathoz elegendő lehet az, hogy minden fekete lyuk két különböző állapotban működhet, mint egy gépkocsimotor két különböző sebességfokozatban.

Most Peter Jonker és PhD hallgatója, Eva Ratti (SRON Netherlands Institute for Space Research) újabb jelentős lépést tettek a probléma megoldásának irányába. A Chandra röntgenműholddal és az Expanded Very Large Array antennarendszerrel (Soccoro, New Mexico) két aktív fekete lyukat figyeltek egészen addig, míg az étvágyuk alább nem hagyott. Ratti szerint a mérések alapján ez a két fekete lyuk szintén sebességet válthatott, tehát ez a tulajdonság nem egyedi, nem csak a Coriat által megfigyelt objektum mutatja, valószínűleg inkább minden fekete lyuk sajátja. A váltás mindhárom objektum esetében hasonló röntgenluminozitásnál következett be.

A felfedezések új és fontos bemenetet szolgáltatnak azon elméleti modellek számára, melyek a fekete lyukak hajtómechanizmusának működése mellett azok környezetre gyakorolt hatását is igyekeznek megmagyarázni.

Az eredményeket részletező 2 szakcikk a Monthly Notices of the Royal Astronomical Society c. folyóiratban fog megjelenni.

Forrás:

• ScienceDaily 2012.06.07.