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.
A 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.
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 Alpes, CNRS, 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
