A fekete lyukak nagy hatással vannak csillagközi környezetükre: amikor forognak, a szó szoros értelmében magukkal rángatják a téridő szövetét. Ez tehát azt jelenti, hogy egy forgó fekete lyuk közelében semmi sem lehet nyugalomban, még a körülötte lévő tömegbefogási (akkréciós) korong sem, amelyről táplálkozik.
Amint a szupernagy tömegű fekete lyukakat körülvevő vékony por- és gázkorongról a központi objektumra áramlik az anyag, mozgási-, illetve gravitációs energiájának egy része hővé alakulva fényt bocsát ki magából, míg az energia többi része mágneses energiává alakul.
A csillagászok már régóta tudják, hogy a halványabb tömegbefogási korongok a lassuló búgócsigákhoz hasonló billegést mutatnak. Az azonban napjainkig nem tiszta, hogy a legfényesebb akkréciós korongok is végeznek-e ehhez hasonló mozgást. A kutatók egy új tanulmányukban ezt próbálták meg kideríteni, cikküket pedig a nagy presztízsű Astrophysical Journal című szakfolyóiratba küldték be.
A forgó fekete lyukak és billegő korongjaik
Az óriás galaxisok szívében lakozó szupernagy tömegű fekete lyukak tömege akár a milliárd naptömeget is elérheti, azonban ismert, hogy nem mindegyik körül található akkréciós korong. Azokat a fekete lyukakat, amelyek körül nincs ilyen korong, éhező fekete lyuknak nevezzük, míg amikor jelen van az akkréciós korong, aktív galaxismagról beszélünk. Az aktív galaxismagok fényt bocsátanak ki, mégpedig azért, mert a központi fekete lyuk körüli tömegbefogási korongról annak súrlódó mozgása miatt anyag áramlik a fekete lyuk felszínére, amely mozgás során a mozgási energia hővé, illetve ennek megfelelően elektromágneses sugárzássá, tehát fénnyé alakul.
Emellett szintén elmondható, hogy az aktív fekete lyukak egy része „rendetlenül” étkezik: az akkréciós korongról ugyanis az anyag egy része nem a fekete lyuk felszínére érkezik, hanem a központi objektum mágneses tere a fekete lyuk pólusa felé irányítja azt, és ilyen módon a befogott anyag egy része fényes sugárnyalábként (jet) lökődik ki a fekete lyuk két pólusa mentén. Ez a jelenség olyan nagy energiájú, hogy képes túlragyogni a gazdagalaxis teljes fényességét.
A kutatócsoport tagjai szerették volna kideríteni, hogy a fényes akkréciós korongok ugyanolyan billegő mozgást végeznek-e, mint halványabb társaik, ezért létrehoztak egy nagyszabású szimulációt, amely figyelembe veszi Einstein általános relativitáselmélete mellett az elektromágneses sugárzás dinamikai hatásait.
Számításaikkal sikerült elsőként igazolniuk, hogy ezek a fényes akkréciós korongok szintén billegő mozgást végeznek, emiatt pedig idővel megváltozik a korongról távozó gáz- és poranyag iránya. Emellett azt is kimutatták, hogy ez az ingás „átszállítódik” a fekete lyuk pólusai mentén kiáramló sugárnyalábokba is, amelynek okán az időben változik a sugárnyalábok irányultsága. Ez pedig megmagyarázhatja a vizsgált akkréciós korongok fényességének periodikus változását, amelynek mibenlétét máig homály fedte.
A kutatócsoport tagjai a későbbiekben azt is szeretnék bebizonyítani, hogy a vizsgált rendszerekben valóban forognak a fekete lyukak. Ehhez pedig szükséges lesz szimulációs számításaikat csillagászati mérésekkel is összevetni. Ez azonban már egy másik történet.
A cikk forrása: https://www.space.com/black-hole-accretion-disk-spin
