Bemérték a fekete lyukunkat<br/>

Csillagászok első ízben figyelték meg, amint a Tejútrendszer magjában lévő hatalmas fekete lyuk elképesztő ütemben megnöveli a körülötte keringő csillagok sebességét. Minden eddiginél pontosabban meghatározható a 2,6 millió naptömegű objektum helyzete és tömege.

A Kalifornia Egyetem (UCLA) csillagászai arról számoltak be, hogy a központi fekete lyuk körül keringő, általuk részletesen vizsgált három csillag sebessége négy év alatt 1,6 millió km/h-val nőtt.

A Tejútrendszer egy csillagváros (galaxis), amelyben a becslések szerint legalább 100 milliárd csillag van, s az egyik a mi Napunk. A Tejútrendszer központjában a feltételezések és főleg az eddigi rádiócsillagászati mérések szerint egy gigantikus méretű fekete lyuk helyezkedik el, amelyet - természetéből fakadóan - a környezetére gyakorolt gravitációs hatások alapján tudunk tanulmányozni. Kialakulását ma is rejtély övezi: talán egykori, igen nagy tömegű csillagok magjainak összeolvadásával jött létre milliárd évekkel ezelőtt.

A Tejútrendszer középpontját egy erős rádióforrás (Sagittarius A, Sgr A) jelöli ki

1995-ben a Föld egyik legnagyobb optikai távcsövével, a Keck-I teleszkóppal (Hawaii, Manua Kea, fenti kép) a Tejútrendszer középpontja körül keringő csillagok mozgását kezdték vizsgálni. Az Andrea Ghez professzor vezetésével dolgozó csillagászok a 200 megfigyelt égitest között 20 olyat találtak, amelyeken megmutatkozott a központi fekete lyuk gravitációs hatása: a normálisnál sokkal gyorsabb mozgást végeztek. Spirális pályán, majdnem 5 millió km/h (kb. 1400 km/s) sebességgel mozogtak - ez mintegy tízszerese a tipikus sebességnek. A pályák jellemzői alapján a Galaxis magjában egy 2,6 millió naptömegű fekete lyuknak kell lennie.

Azóta fél évtized telt el, s Ghez most állt elő az újabb eredményekkel. A 200 csillagból hármat igen részletesen tudtak követni, s képesek voltak pályájuk elemzésére. A két közelebbi csillag mindössze 10 fénynapos távolságra lehet a fekete lyuktól (ez a Nap-Föld távolságnak mindössze 1800-szorosa!). 1995 óta évente átlagosan 400 ezer km/h-val nőtt a keringési sebességük, ami minden bizonnyal a fekete lyuk gravitációs hatásának tulajdonítható.

A Chandra röntgenműhold kitűnő érzékenységének és felbontásának köszönhetően lehetővé vált a Tejútrendszer magjában lévő röntgensugárzó anyag kimutatása. A felvételen diffúz gázba ágyazódó pontforrások figyelhetők meg, amelyek közül a kép középpontjában lévő lehet a feltételezett fekete lyuk. A röntgensugárzás a lyukba behulló anyag felhevülése miatt szabadul fel

Ha a megfigyelést sikerül megerősíteni, akkor több szempontból is óriási eredményről van szó. Egyrészt még soha nem sikerült ilyen rövid időskálán kimutatni fekete lyukak hatásait - az ilyen objektumokat vizsgáló csillagászok évmilliós, évmilliárdos léptékben dolgoznak a különböző korú égitestek összehasonlítása alapján. Másrészt minden eddiginél pontosabban meghatározható válik a központi fekete lyuk helyzete és tömege.

Végül méréstechnikai bravúrt is elkönyvelhetünk, hiszen a fekete lyuk 24 000 fényéves távolságában egy ilyen megfigyelés igen nehéz, s a galaxis csillagoktól hemzsegő központjába való bepillantás már önmagában is nagy teljesítmény. A nagyfelbontású felvételeket az ún. infravörös folt-interferometriai mérések szolgáltatták. (A módszer lényege, hogy a légköri homályosító hatásokat azzal küszöbölik ki, hogy nagyon rövid expozíciós idejű felvételeket készítenek. Nagy távcsövekben a csillagok képe nem egy homályos korong, hanem piciny foltok összessége. Ebből a foltfelhőből ki lehet nyerni a pusztán optikai tulajdonságok által behatárolt felbontású képet.) Az eredmény egy olyan kép lett, amely legalább 20-szor jobb felbontású az eddigieknél. Soha nem láttuk még ilyen tisztán Galaxisunk központi vidékeit.

A kutatók részletes beszámolója a Nature c. tudományos hetilap 2000. szeptember 21-ei számában jelent meg.

Fekete lyukak

A fekete lyukak a téridő azon tartományai, amelyekbe anyag és sugárzás csak belehullhat, de kijönni semmi sem képes. Még elektromágneses sugárzás, így a fény sem hagyhatja el a fekete lyukat, innét ered a neve. Ennél azonban többrol van szó: mivel a fekete lyukakból sem anyag, sem energia nem távozhat el, semmilyen információnk nincs a benne zajló folyamatokról. Határvonalukat ezért eseményhorizontnak nevezzük. A fekete lyukakban a gravitáció minden más erőt felülmúl, s az anyag egy számunkra ismeretlen, végtelenül sűrű állapot felé omlik össze, amit szingularitásként írhatunk le. A fekete lyuk a térnek e szingularitás körüli tartománya, az eseményhorizont sugarát pedig az ún. Schwarzschild-rádiusz adja meg, ami viszont a tömegtől függ. (Ha az illető anyag a Schwarzschild-rádiusznál kisebbre préselődik össze, akkor haladja meg a szökési sebesség a fény sebességét.)

Egy M tömeg Schwarzschild-rádiusza km-ben könnyen kiszámítható az

Rs = 2 GM/c2

képlettel, ahol G az általános gravitációs állandó, c pedig a fénysebesség. Ez alapján a Nap Schwarzschild-rádiusza mintegy 3 km, a Földé pedig 1 cm.
Fekete lyuk elméletileg minden anyagtömegből keletkezhet, ha a Schwarzschild-rádiuszánál kisebbre nyomódik össze. Jelenleg azonban csak két olyan hatékony mechanizmust ismerünk, amely létrehozhatja ezeket az egyelőre csak feltételezett objektumokat. Az egyik a nagy tömegű csillagok magjának összeomlása közvetlenül a szupernóva robbanás elott. Az igazán nagy fekete lyukak azonban nem így jöttek létre: a legnagyobb szörnyetegeket a galaxismagokban találjuk.

Az elméletek szerint az aktív galaxisok magjaiban fekete lyukak húzódnak meg, és iszonyatos tömegvonzásuk révén folyamatosan maguk köré gyűjtik a galaxis anyagát, a gázfelhőket és a kifejlett csillagokat. A csillagokat aztán a roppant mértékű gravitáció szabályosan szétszakítja, így anyaguk a gázfelhők anyagával együtt egy örvénylő korongot képez a fekete lyuk körül. Ebből az úgynevezett tömegbefogási korongból az anyag a fekete lyuk felé zuhan. A behulló anyag végső eltűnése előtt hatalmas energiára tesz szert, amely sugárzás formájában szabadul fel. Ez a sugárzás adja az aktív galaxisok magjainak iszonyatos fényerejét. A lyuk felé zuhanó anyag egy részét a felszabaduló energia visszasöpri a világűrbe, két ellentétes, a tömegbefogási korongra merőleges irányú anyagkilövellés, idegen szóval jet (ejtsd: dzset) formájában.

Tömegbefogási korongra láthatunk egy igazi példát. Az NGC 4261 jelű objektumról régóta tudjuk, hogy aktív galaxis. A Hubble-űrtávcső a mag belsejébe is bepillantott. Az eredményt ezen a felvételen vehetjük szemügyre, amelyen egy 800 fényév szélességű, spirál alakú, gázból és porból álló tömegbefogási korong látható. A korong a galaxis magjában lévő szupernehéz fekete lyuk körül kering, amelynek tömege mintegy 1,2 milliárd naptömeg lehet. A korong tömege 100 ezer naptömeg lehet, és a számítások szerint 100 millió év alatt fogja elnyelni a fekete lyuk.

S. T.

Ajánló:

1999. augusztus 16. Először kaptak rajta fekete lyukakat lakoma közben. A Galaxis magjának röntgenképe (Chandra) - az eredeti sajtóanyag itt érhető el. Az eredeti sajtóanyag az UCLA honlapján.

Korábban:

2000. február 3. Vannak olyan kisebb fekete lyukak, amelyek más csillagoktól távol, magányosan vándorolnak a Tejútrendszerben - erre a következtetésre jutottak két nemzetközi kutatócsoport csillagászai a Hubble-űrtávcső és Ausztráliában, illetőleg Chilében lévő földi távcsövek megfigyelései alapján. A Chandra röntgenműhold először vette szemügyre legközelebbi nagy galaxis-szomszédunkat, az Androméda-ködöt. A mag területén hemzsegő röntgenforrások között sikerült azonosítni a fekete lyuk környékét, amelyet viszonylag alacsony hőmérsékletű gázanyag tölt ki. 2000. április 18. Szergej Krasznyikov orosz tudós új eredményei alapján elméletileg létezhetnek olyan tulajdonságú féreglyukak, amelyek megfelelőek a "hiperűrben" való közlekedéshez. A galaxisok szívében megbújó óriási fekete lyukak nem születtek eleve nagynak, hanem fejlődésük során a nekik otthont adó galaxisok által szigorúan "adagolt" gáz- és csillagétrenden nőttek mai méretükre. Egy közeli galaxis, az NGC 4438 középpontjában tanyázó szupernehéz fekete lyuk nem éppen illedelmes étkezési szokásaiba adnak betekintést a Hubble űrtávcső itt látható felvételei. A legújabb kozmikus katasztrófa szülőatyja John Dubinski, a Toronto Egyetem csillagászprofesszora. Dubinski számítógépes modellje segítségével megállapította, hogy a Tejútrendszer néhány milliárd éven belül összeütközik az Andromeda-köddel és egyesül galaxisszomszédunkkal. 2000. január 28. 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. 1999. szeptember 5. Mint arról korábbi híreinkben beszámoltunk, a Chandra röntgenteleszkóp nemsokára új fejezetet nyithat a nagy energiájú csillagászatban. Legalábbis erre utalnak az első, szenzációs képek és mérések. Az egyik legizgalmasabb terület a "kozmikus kannibálok", a kvazárok tanulmányozása lesz.