A NASA legújabb csillagászati kutatása szupernagy tömegű fekete lyukak után kutatott, különös tekintettel azokra, amelyeket por- és gázfelhők rejtenek el a teleszkópok elől. A kutatás eredményeit a The Astrophysical Journal folyóiratban tették közzé, és az eredmények jelentősen befolyásolhatják a galaxisfejlődési modellek alakulását.
Miért nehéz azonosítani ezeket a fekete lyukakat?
A szupernagy tömegű fekete lyukak a Nap tömegének több milliárdszorosát hordozzák, és a galaxisok középpontjában találhatók. A csillagászok régóta feltételezik, hogy minden nagyobb galaxis közepén egy ilyen fekete lyuk helyezkedik el, de ezek közvetlen megfigyelése rendkívül bonyolult feladat.
Mivel a fekete lyukakból nem jut ki fény, ezért a kutatók közvetett módon próbálják megtalálni őket. A szokásos módszer szerint egy kisebb égterületen végzett megfigyelésekből próbálnak következtetni az egész univerzumra, vagyis minél pontosabban sikerül az adott mintaterületen azonosítani a fekete lyukakat, annál megbízhatóbb becsléseket lehet tenni a teljes világegyetemre nézve.
Mennyire gyakoriak a rejtőzködő fekete lyukak?
A kutatás eredményei szerint a szupermasszív fekete lyukak 35 százaléka rejtőzködő, azaz sűrű por- és gázfelhők takarják el őket annyira, hogy még a nagy energiájú röntgensugárzás sem képes áthatolni ezeken a struktúrákon.
Korábban ezt az arányt csupán 15 százalékra becsülték, de ha a galaxisok fejlődési folyamatainak modelljeit vesszük alapul, akkor valószínűbb, hogy ez az arány 50 százalék körüli lehet. Ha a jövőbeli megfigyelések nem igazolják ezt a magasabb becslést, akkor a galaxisfejlődési modelleket finomhangolni kell, hogy jobban tükrözzék az univerzumban megfigyelt arányokat.
A fekete lyukak hatása a galaxisokra
A kutatás rávilágított arra is, hogy a fekete lyukak nemcsak elnyelik az anyagot, hanem bizonyos körülmények között anyagáramokat is kilövellnek a galaxisukba. Ha túl sok anyag próbál egyszerre belehullani a fekete lyukba, az egy részét „felböfögve” visszajuttatja a galaxisba, szétszórva ezzel a galaxisban lévő gázfelhőket és lelassítva a csillagkeletkezést.
„Ha nem lennének fekete lyukak, a galaxisok sokkal nagyobbak lennének” – mondta Poshak Gandhi, a kutatás egyik szerzője. „Ez azt jelenti, hogy ha például a Tejútrendszer közepén nem lenne szupernagy tömegű fekete lyuk, az égbolton sokkal több csillagot láthatnánk, mivel a fekete lyuk visszatartja és formálja a csillagkeletkezési folyamatokat.”
A fekete lyukak paradoxona: a legsötétebb objektumok a legfényesebbek is lehetnek
A fekete lyuk önmagában teljesen sötét, hiszen a gravitációja még a fényt is elnyeli, azonban közvetett módon mégis a világegyetem legfényesebb objektuma lehet.
Ez annak köszönhető, hogy a fekete lyuk körül spirálisan örvénylő anyag rendkívüli hőmérsékletre hevül fel, és óriási energiát sugároz ki. Ez az úgynevezett akkréciós korong sok esetben túlragyogja az adott galaxis összes csillagát.
Hogyan lehet észlelni a rejtőzködő fekete lyukakat?
A fekete lyukak körüli gáz- és porfelhők (tóruszok, vagy „fánkok”) gyakran elnyelik a látható fényt, ezért a csillagászok más módszereket használnak a megfigyelésükre:
- Infravörös sugárzás: A porfelhők által elnyelt energia egy része infravörösben sugárzódik ki, így az IRAS műhold (1983) már évekkel ezelőtt számos rejtett fekete lyukat azonosított.
- Nagy energiájú röntgensugárzás: A NuSTAR űrteleszkóp képes azokat a nagy energiájú röntgensugarakat detektálni, amelyek át tudnak hatolni a sűrű porfelhők egy részén.
Ezeknek a módszereknek köszönhetően a kutatók egyre pontosabban tudják meghatározni, hogy a szupermasszív fekete lyukak hány százaléka rejtőzködik, és hogyan növekedtek ilyen hatalmas méretűvé. Ha az elméletek helyesek, akkor a fekete lyukak jelentős része folyamatos anyagelnyeléssel nőtt meg, és ennek következtében többnyire sűrű por- és gázfelhők takarják őket.
Következő lépések a kutatásban
A kutatók további megfigyelésekkel kívánják ellenőrizni, hogy az 50%-os rejtőzködési arány megfelel-e a valóságnak. Ha ez nem bizonyosodik be, akkor a galaxisfejlődési modelleket módosítani kell, hogy jobban tükrözzék az univerzum jelenlegi állapotát.
A fekete lyukak tanulmányozása nemcsak a galaxisok kialakulását segíthet jobban megérteni, hanem választ adhat arra is, hogyan formálódott a világegyetem az évmilliárdok során.
