Az eddigi legrészletesebb megfigyelések egy fekete lyuk közelében keringő anyagról

3900

Az Európai Déli Obszervatórium (ESO) chilei Paranal Obszervatóriumában működő Nagyon Nagy Távcső (Very Large Telescope – VLT) rendkívül érzékeny GRAVITY nevű műszere újabb bizonyítékkal támasztja alá a jó ideje felmerült feltételezést, miszerint a Tejútrendszer középpontjában egy szupernagy tömegű fekete lyuk rejtőzik. A legfrissebb megfigyelések a fénysebesség 30%-ával mozgó gázcsomókat mutattak ki az eseményhorizont közelében húzódó körpályán. Ez az első alkalom, hogy a soha vissza nem térés fekete lyukat körülvevő határához ilyen közel észlelték anyag jelenlétét. Ez továbbá az eddigi legrészletesebb megfigyelés egy fekete lyuk közvetlen közelében mozgó anyagról.

GRAVITY műszer az ESO VLT interferométeréhez tartozik. Egy európai kutatóintézeteket, köztük az ESO-t tömörítő konzorcium [1] csillagászai a Sagittarius A* – a Tejútrendszer közepén lévő szupernagy tömegű fekete lyuk – körüli akkréciós, azaz anyagbefogási korong infravörös felvillanásait (flereket) figyelték meg ezzel az eszközzel. Az észlelt flerek a fekete lyuk eseményhorizontjához nagyon közel keringő anyagtól származnak. Ez az eddigi legrészletesebb megfigyelés egy fekete lyukhoz ilyen közel keringő anyagfelhőkről.

A fekete lyuk körül a fénysebesség 30%-ával körpályán mozgó gáz szimulált mozgása. Forrás: ESO/Gravity Consortium/L. Calçada.

Az akkréciós korong – a Sagittarius A* körül relativisztikus sebességgel mozgó [2] gázgyűrű – anyagának egy része stabilan kering a fekete lyuk körül. Ugyanakkor a központi égitesthez túlságosan közel kerülő anyag sorsa megpecsételődik, átzuhan az eseményhorizonton. Létezik egy legbelső, még éppen stabil keringési pálya a felhők számára, ahonnan még nem feltétlenül zuhan az anyag a fekete lyukba, engedve a hatalmas tömeg vonzásának. A megfigyelt felvillanások erről a keringési pályáról származnak.

„Észbontó, hogy szemtanúi lehetünk annak, amint anyagfelhők a fénysebesség 30%-ával száguldanak egy nagy tömegű fekete lyuk körül” – ad hangot csodálatának Oliver Pfuhl, a Max-Planck-Institut für Extraterrestrische Physik (MPE, Németország, Garching) asztrofizikusa. – „A GRAVITY rendkívüli érzékenysége megengedi, hogy az akkréciós folyamatot valós időben, minden korábbinál nagyobb felbontás mellett követhessük nyomon.”

A megfigyeléseket a nagy nemzetközi együttműködés és a csúcstechnológiájú műszerek tették lehetővé [3]. A GRAVITY műszer, amely elengedhetetlen volt ehhez a tudományos eredményhez, az ESO VLT négy egyedi távcsövének a fényét kombinálva egy 130 méter átmérőjű virtuális szupertávcsövet képez. Ezzel a műszerrel már korábban is vizsgálták a Sagittarius A* viselkedését.

Nem sokkal korábban a GRAVITY és SINFONY – a VLT egy másik műszere – segítségével ugyanez a kutatócsoport már precíz megfigyeléseket végzett az S2 jelű csillag központi fekete lyukhoz közeli elhaladásáról, amint az a Sagittarius A* rendkívül erős gravitációs terében mozgott. Ezekkel a mérésekkel megerősítették Einstein általános relativitáselméletének ilyen rendkívül erős gravitációs terekre vonatkozó előrejelzéseit. Az S2 közeli elhaladásakor is észleltek erős infravörös fénykibocsátást.

„Az S2-t figyeltük folyamatosan, miközben természetesen a Sagittarius A*-on is rajta tartottuk a szemünket” – avat be bennünket a részletekbe Pfuhl. – „Szerencsések voltunk, és a megfigyeléseink közben három fényes felvillanást is észleltünk a fekete lyuk környezetéből. Igazán nagyszerű időbeli egybeesés volt ez!”

A fekete lyukhoz közeli nagy energiájú elektronoktól származó kibocsátás három erős flerként jelentkezett, mégpedig pontosan úgy, ahogyan azt az elméleteink alapján egy négymillió naptömegű [4] fekete lyuk körül mozgó forró foltoktól várjuk. A flerek az asztrofizikusok szerint a Sagittarius A*-hoz nagyon közel mozgó rendkívül forró plazmában végbemenő mágneses kölcsönhatásokból származnak.

Reinhard Genzel, a tanulmány vezető kutatója, szintén az MPE munkatársa hozzáfűzi: „Ez a program mindig is az álmunk volt, ám remélni sem mertük, hogy ilyen hamar megvalósulhat.” Végezetül a régóta létező feltevéssel kapcsolatban, miszerint a Sagittarius A* nem más, mint egy szupernagy tömegű fekete lyuk, Genzel elmondja, hogy „az eredményünk egyértelműen alátámasztja a feketelyuk-elképzelést.”

Megjegyzések

[1] A kutatási programban a Max-Planck-Institut für Extraterrestrische Physik (MPE), az Observatoire de Paris, az Université Grenoble AlpesCNRS, a Max-Planck-Institut für Astronomie, a Kölni Egyetem, a portugál CENTRA – Centro de Astrofisica e Gravitação és az ESO szakemberei vettek részt.

[2] Relativisztikusnak nevezzük az olyan óriási sebességeket, amelyek mellett az Albert Einstein relativitáselmélete által leírt hatások jelentőssé válnak. A Sagittarius A* akkréciós korongjának gázanyaga a fénysebesség 30%-ával mozog.

[3] A GRAVITY műszert a német Max-Planck-Institut für Extraterrestrische Physik, a francia LESIA Observatoire de Paris–PSL/CNRS/Sorbonne Université/Univ. Paris Diderot és IPAG of Université Grenoble Alpes/CNRS, a német Max-Planck-Institut für Astronomie, a német Kölni Egyetem, a portugál CENTRA–Centro de Astrofísica e Gravitação és az ESO által alkotott konzorcium fejlesztette.

[4] A csillagászatban alkalmazott egyik szokásos tömegegység a naptömeg. Ez a Nap tömegével egyezik meg, azaz 1,989 × 1030 kg. Ez azt jelenti, hogy a Sagittarius A* tömege 1,3 billiószorosa a Földének.

Forrás: ESO

Hozzászólás

hozzászólás