A fekete lyuknak az "árnyéka" is fekete<br/>

A csillagászok már régóta szinte bizonyosra veszik, hogy Tejútrendszerünk szívében egy szupernehéz fekete lyuk rejtőzik. Az Astrophysical Journal Letters 2000. évi első számában megjelent tanulmány szerint erről hamarosan "saját szemükkel" is meggyőződhetnek: észlelhetik, ahogy a fekete lyuk környezetéből elszivárgó anyag eltéríti, gyengíti, vagy éppen felerősíti a rádióhullámokat.

A Johns Hopkins Egyetem, a Max Planck Rádiócsillagászati Intézet és az Arizonai Egyetem kutatóinak számítógépes szimulációja szerint a galaxisunk szívéből érkező sugárzás spektrumában a fekete lyuk eseményhorizontján belül egy kör alakú árnyék lesz megfigyelhető ott, ahol a sugárzás a gravitációs elhajlás miatt a horizont alá merül.

A fekete lyuk eseményhorizontja az a felület, amelyen belülről semmilyen oda került anyag vagy sugárzás, így még maga a fény sem juthat ki. Ha ezt valóban sikerül lencsevégre kapni, akkor a fekete lyukak elméleti csodabogarakból végre kozmikus realitássá válnak. "A szimulációs képeken mindig megjelent az árnyék, függetlenül attól, hogy milyen szerkezetű környezetet helyeztünk a fekete lyuk köré - nyilatkozta Eric Agol a Hopkins Egyetemről. - Tanulmányunkkal elsősorban a csillagászok figyelmét kívántuk felhívni arra, hogy akár már a jelenlegi méréstechnikával is kimutatható galaxisunkban a fekete lyuk eseményhorizontja." A kutató ugyanakkor elismerte, hogy a szimulációban nem vették figyelembe, hogy a fekete lyuk környezetében levő plazma nemcsak kibocsáthat rádióhullámokat, hanem egyúttal el is nyelheti azokat. Ez azonban szerinte nem okozhat zavart, ha olyan rövid hullámhosszakon végzik a megfigyelést, amelyeken a plazma már átlátszóvá válik. "Ez legfeljebb a földi megfigyelések lehetőségeit szűkíti, mivel a légkör a rövidebb hullámhosszak egy részét elnyeli, ám a világűrbe telepített eszközöknél nem jelenthet gondot" - fűzte hozzá.

A csillagászok a fekete lyukakat mindeddig csak közvetve - a közeli csillagok pályájára gyakorolt gravitációs hatásuk, vagy a beléjük örvénylő gáz és porfelhők erőteljes sugárzása alapján - mutatták ki. Más galaxisok szívében ez a látható fény hullámhosszán is észlelhető, saját Tejútrendszerünkben azonban a galaxis tőlünk mintegy 25 ezer fényévre levő középpontja a köztünk levő fénylő anyagtömegek miatt csak hosszabb hullámhosszakon - az infravörös vagy a rádiótartományban - vizsgálható. "A galaxis szívéhez közeli Sagittarius A egy olyan erős rádióforrás, amelyről már régóta gyanítják, hogy erőteljes sugárzása egy fekete lyukba befelé örvénylő, erősen ionizált gáztömegektől ered - magyarázta Heino Falcke, a Max Planck Intézet kutatója. - Ugyanennek a tartománynak az infravörös képén olyan csillagok figyelhetők meg, amelyeknek sebes keringése feltehetőleg a rádióforrás közelében koncentrált igen nagy tömegnek tulajdonítható. Mindkét megfigyelés közvetve azt bizonyítja, hogy itt egy szupermasszív fekete lyuk található."

A Tejútrendszer szívében feltételezett fekete lyuk árnyéka, ha a lyuk a lehető legsebesebben pörög (felső sor), illetőleg egyáltalán nem forog a tengelye körül (alsó sor). Az egyes oszlopokban balról jobbra a számítógépes szimulációval számított teljes intenzitáseloszlás, továbbá ennek a VLBI-vel megfigyelhető képe (0,6 mm, illetőleg 1,3 mm hullámhosszakon). Az ábrák vízszintes tengelyén a fekete lyuktól mért távolságot a lyuk gravitációs sugarával arányos egységekben, függőleges tengelyén a sugárzás intenzitását tetszőleges egységekben tüntették fel. A látóvonalra (z-tengelyre) merőleges x-, illetőleg y-tengely irányú intenzitás-eloszlásokat a folytonos zöld, illetőleg a szaggatott kék görbék mutatják

A nagyon hosszú bázisvonalú interferometria módszerével (Very Long Baseline Interferometry, VLBI) a csillagászok ma már a rádiótávcsövek egy olyan összekapcsolt rendszerét működtetik, amelynek felbontóképessége akkora, mint egy Föld méretű rádióteleszkópé. A VLBI módszert a milliméteres hullámhosszakon alkalmazva (millimeterVLBI) már olyan térbeli felbontóképesség érhető el, amely erősen megközelíti az árnyék észleléséhez szükséges érzékenységet. "Eddig nem is sejtettük, mennyire közel vagyunk a célhoz - mondta Falcke. - A jelenlegi felbontóképességgel Berlinből észlelhetnénk egy Los Angelesben lévő, mustármag méretű rádióforrást. Ezen már csak annyit kellene javítanunk, hogy kimutathassuk a magon levő barázdákat is. Ez egykét év alatt bizonyára elérhető."

A számítógépes szimulációban a kutatók figyelembe vették mindazokat az adatokat, amelyeket a csillagászok a Sagittarius A tömegéről és környezetéről tudnak. Az e célra kidolgozott "relativisztikus sugárkövető program" az elektromágneses sugárzások (fotonok) pályájának és hullámhosszának változásait követi nyomon a feltételezett irdatlan tömegű fekete lyuk által erősen meggörbített téridőben, az Einstein-féle általános relativitáselmélet téregyenletei alapján. Mivel egyelőre nem tudni, hogy a fekete lyuk forog-e, és ha igen, mekkora perdülettel, ez szabad paraméterként került be az egyenletekbe, miként az is, hogy milyen irányból "látunk rá" a fekete lyukra. A bizonytalan tényezők ellenére az eredmények a szubmilliméteres hullámhosszakon valamennyi esetben jól meghatározott, kör alakú árnyékot mutattak ki a Sagittarius A környezetéből érkező sugárzásban. Bizonyos paraméterek mellett ez a valóságban már a mai felbontóképességgel is kimutatható, de még a legkedvezőtlenebb esetben is a határ egy nagyságrenden belül van. Úgy tűnik, csupán pénz és idő kérdése immár, hogy megpillanthassuk egy fekete lyuk árnyékát...

(Élet és Tudomány)

Ajánló:

Az eredeti cikk kivonata a Astrophysical Journal Letters 2000. január 1-ei számában.

Korábban:

A cikkben rövid leírás és több link található a fekete lyukak témájában.