Titokzatos jeleket fogott az univerzumból egy űrteleszkóp

Ez a fantáziarajz azt mutatja, hogy hogyan nézhet ki egy távoli (a P172+18 jelű) kvazár, és rádió jetjei

Egy nemzetközi kutatócsoport távoli kozmikus gázfelhőből érkező rejtélyes „szívverést" észlelt, amely úgy tűnik, hogy szoros kapcsolatban áll egy szomszédos fekete lyukkal. A kutatási eredményeket Jian Li és Diego F. Torres professzor publikálta a Nature Astronomy magazinban.

Titokzatos jeleket fogott a Fermi-űrteleszkóp

A nyári égbolt egyik ismert csillagépében az Aquila, vagyis a Sas konstellációban elhelyezkedő gázfelhő az elvégzett megfigyelések szerint, titokzatos módon a szomszédos fekete lyuk ritmusával pulzál, azt sugallván, hogy ezek az egymástól annyira különböző objektumok valamilyen módon kapcsolatban állnak egymással, a németországi Desy Kutató Központ tudóscsoportjának beszámolója szerint.

Az Aquila, vagy Sas konstelláció a nyári égbolt egyik ismert csillagképe az északi féltekén Forrás: AlltheSky.com/Till Credner, Allthesky.Com

Az még megfejtetlen rejtély, hogy a fekete lyuk hogyan hajtja a gázfelhő gammasugár „szívverését". A kutatócsoport a NASA Fermi-űrteleszkópjának több mint 10 évet átfogó adatait analizálta, vizsgálandó a tőlünk mintegy 100 fényévre, a Tejútrendszerben elhelyezkedő SS 433-ként katalogizált objektumot, amely egy nagyjából 30 naptömegű óriáscsillagból,

valamint egy körülbelül 10-20 naptömegű fekete lyukból áll,

amelyek mindössze 13 napos periódussal keringenek egymás körül, miközben a fekete lyuk anyagot szív el az óriáscsillagtól.

A Fermi röntgen és gammasugarak észlelésére alkalmas űrteleszkóp művészi ábrája Forrás: NASA/JPL

Ehhez hasonló helyzet a kvazároknak nevezett aktív galaxisokból ismert, amelyeknek a magjában milliónyi naptömegű fekete lyukak találhatók; ezek hatása pedig több tízezer fényévnyire is kiterjed a kozmoszban.

Gammasugarak érkeznek az eseményhorizont kapujából

Szokatlan módon úgy tűnik, hogy a galaxisunkon belüli SS 433 a kvazároknak a „miniatűr"verziója, vagyis egy mikrokvazár. A mikro, vagy kiskvazár az egyik legaktívabb objektum az univerzumban, amely egy, a szomszédos csillagait felfaló, és e folyamat közben rendkívüli mennyiségű fényt kibocsátó nagy fekete lyukat tartalmaz.

A kvazárok az univerzum legfényesebb objektumai Forrás: Wikimedia Commons

De vajon hogyan lehetséges, hogy elektromágneses sugárzás érkezzen a mindent elnyelő fekete lyuk környékéről? Miközben a két kozmikus objektum, a nagy tömegű csillag és a fekete lyuk egymás körül kering,

a fekete lyuk anyagot szív el az óriáscsillagtól, egy akkréciós korongot hozva létre maga körül.

A fekete lyuk irtózatos erejű gravitációja által elszívott anyag az akkréciós lemezben halmozódik fel, mielőtt a fekete lyukba esne.

Egy kvazár körül kialakult akkréciós korong Forrás: NASA/ESA

Olyan ez, mint amikor a fürdőkád lefolyója felett örvénylik a víz.

Az anyag egy része azonban nem tűnik el az eseményhorizont mögött, vagyis nem esik bele a fekete lyukba, hanem kettő keskeny anyagáramlás formájában nagy sebességgel „kilő" a forgó akkréciós lemezből, méghozzá ellentétes irányokban.

Ez a fantáziarajz azt mutatja, hogy hogyan nézhet ki egy távoli (a P172+18 jelű) kvazár, és rádió jetjei Forrás: ESO/M. Kornmesser

Ez jetszerű anyagáramlás nagy sebességű részecskékből és ultraerős mágneses mezőkből áll. E nagy sebességű részecskék és ultraerős mágneses mezők röntgen valamint gamma sugarakat bocsátanak ki, amelyeket a Fermi Űrteleszkóp érzékelt.

Rejtőzködő mikrokvazár lehet a kozmikus szívverés motorja

Az akkréciós lemez nem pontosan a két objektum pályasíkjában fekszik, hanem úgy billeg mint egy asztalra állított forgó, megdőlt búgócsiga, vagyis precessziós mozgást végez. Ennek a következménye, hogy a két anyagáramlás spirálisan mozogva lő ki az űrbe, és nem egyenes vonalat formál. Az úgynevezett jet precessziójának 162 nap a periódusa a mérések szerint.

Az illusztráció egy gázhalóval övezett kvazárt ábrázol. A narancssárga kvazár két nagy energiájú kifúvásból és a középpontjában helyet foglaló, porkoronggal körülvett szupernagy tömegű fekete lyukból áll. A halványan fénylő hidrogéngáz alkotta halót kék szín jelöli Forrás: ESO/M. Kornmesser

A kutatók ugyanezt a viselkedési mintát fedezték fel a Fermi-űrteleszkóp által detektált J1913+0515 jelzésű, alig látható gázfelhőben. Megállapításaik szintén azt sugallják, hogy ennek a gázfelhőnek a kisugárzását, vagy „szívverését" is egy mikrokvazár működteti. A megegyező periódus jelzi azt, hogy a gázfelhő kibocsátását a mikrokvazár hajtja.

A szupermasszív fekete lyukak akár milliárdszoros naptömegűek is lehetnek (A kép illusztráció) Forrás: Universe Today

A két objektum azonban relatíve messze vannak egymástól, ezért még újabb megfigyelésekre lesz szükség ahhoz, hogy teljesen megértsük, hogyan hajtja a fekete lyuk a gázfelhő kozmikus „szívverését", mert ez még nem világos. Váratlan és meglepő, hogy az ekkora távolságra lévő objektumoknál nem csak az anyagáramlások iránya mentén lévő kapcsolatot találtak a kutatók.

További megfigyelésekre van szükség

Valószínűtlen, hogy csak az úgynevezett jetek által generált periodikus felvillanásokról lenne szó. Az egyik lehetséges alternatíva, hogy a jetek végein, az akkréciós lemez széléből kiáramló rendkívül gyors protonok nagy sebességgel „lövődnek ki" a gázfelhőbe,

ahol ezek a szubatomi részecskék összeütköznek a gázfelhő anyagával, gammasugár felvillanásokat okozva,

ami megmagyarázná ezt a rejtélyes kozmikus „szívverést".

A kompozit képen egy szupernóva látható az M100 galaxisból. Az óriáscsillagokból jöhetnek létre a szupernóva-robbanást követő garvitációs összeomlásból a fekete lyukak Forrás: https://www.space.com/11425-photos-supernovas-star-explosions.html

Energetikailag az akkréciós lemezből való kiáramlás ugyanolyan erőteljes lehet, mint a jetek, és az asztrofizikusok úgy hiszik, hogy a rendszerrel együtt végez precessziós mozgást. A kutatók szerint azonban még további megfigyelések és teoretikus munka is szükséges ahhoz, hogy teljesen megértsük ennek az unikális rendszernek a furcsa gammasugár szívverését.