A fekete lyuk körüli mágneses és gravitációs környezet annyira extrém, hogy a fény meghajlik körülötte, és a fekete lyuk mögül visszatükröződik a megfigyelőre – ezt állítja legalábbis Einstein teóriája, amit a gyakorlatban mostanáig még nem sikerült igazolni. Csillagászoknak azonban most röntgentartományban először sikerült kimutatnia ezt a visszaverődést, ami a 800 millió fényévre található I Zwicky 1 galaxis fekete lyukából érkezett. Az eredmény igazolja Einstein elméletét, és segít alaposabban megismerni a világegyetem legsötétebb képződményeit – ismerteti a kutatás eredményeit a Science Alert tudományos portál.

Dan Wilkins, a Stanford Egyetem asztrofizikusa szerint a fekete lyukba kerülő fény csapdába esik, képtelen kijutni onnan, és így nem láthatjuk azt, ami a sötét objektum mögött van. 

Csakhogy a fekete lyuk torzítja a téridőt, hajlítja a fényt és csavarja a mágneses mezőket maga körül, ennek következtében pedig észlelni tudjuk a röntgenvisszhangokat. 

Egy fekete lyuk illusztrációjaForrás: Afp

A visszaverődés létrejötte

A fekete lyuk közvetlen környezete számos komponensből áll össze.

Az eseményhorizont az a határfelület, ahonnan nincs visszatérés, itt már a fénysebesség sem éri el a szökési sebességet. Az I Zw 1*-hoz hasonló aktív fekete lyukaknak ezen kívül van anyagbefogási korongja; ez egy hatalmas, porból és gázokból álló lapított korong, ami – akár a lefolyó körül keringő víz - az objektumba áramlik. A súrlódás és a mágneses mező hatására a korong annyira felforrósodik, hogy az elektronok leszakadnak az atomokról és mágneses plazmát hoznak létre. 

Az aktív fekete lyuk eseményhorizontján kívül, az anyagbefogási korong belső szélén találjuk a koronát. Ez a perzselően forró elektronok birodalma, amelyet a fekete lyuk mágneses mezeje tart "életben". 

A mágneses mező annyira megcsavarodik, hogy felpattan, majd újracsatlakozik – a folyamat a Napon erőteljes kitöréseket idéz elő. A fekete lyukban a korona úgy viselkedik, mint egy részecskegyorsító – olyan nagy energiára gyorsítja az elektronokat, hogy azok fényleni kezdenek a röntgentartományban. 

A mágneses mező megkötődik, majd a fekete lyuk közelébe pattan, felmelegít maga körül mindent, és létrehozza ezeket a nagy energiájú elektronokat, amelyek aztán röntgensugarakat produkálnak"  – magyarázta Wilkins.

A fekete lyuk eseményhorizontjának művészi ábrázolásaForrás: Wikimedia Commons

A röntgen-fotonok egy része besugározza az akkréciós korongot, végül bizonyos folyamatok révén megtörténik a visszaverődés. 

A kutatók a visszaverődés segítségével fel tudják térképezni a fekete lyuk eseményhorizontjához legközelebb eső régiót.

A felfedezés

Wilkins és kollégái ezt a titokzatos koronát akarták tanulmányozni, amikor az I Zw 1*-t vizsgálni kezdték. A fekete lyuknak otthont adó galaxist 2020 januárjában figyelték a NUStar és XMM-Newton röntgenteleszkópokkal. 

Az adatok között a szakértők látták a várt röntgenkifényesedéseket, észrevettek azonban valami váratlant is – más hullámhosszú kisebb, kései röntgenvillanásokat. 

Forrás: NASA/JPL-Caltech

A korábban felépített modelleket alapul véve Wilkins rájött, hogy ez utóbbiak lehetnek a fekete lyuk mögül érkező visszaverődések, amik a szélsőséges gravitációs és mágneses mezőknek köszönhetően érzékelhetők. 

Nagyszerű érzés igazolni az általános relativitáselméletet egy kulcsfontosságú részét, de a felfedezés más miatt is izgalmas; új dolgokat tudhatunk meg a fekete lyukakról, és láthatjuk, milyen messzire jutottunk, hogy ilyen megfigyeléseket tehetünk a műszereinkkel és elemzési technikáinkkal"  – emelte ki a kutatás jelentőségét Wilkins.

Az eredményeket a Nature magazin legújabb számában mutatták be.

(Science Alert)