Az ősrobbanás utáni, alig 2 milliárd éves univerzum nagyrészt feltérképezetlen, nagy vöröseltolódású tartománya kulcsfontosságú az aktív galaxismagok (AGN) fejlődésének megértéséhez. Ezeknek az objektumoknak az elemzésével meghatározhatjuk, hogy az ősi univerzumban működő AGN-ek hasonlóan viselkedtek-e, mint a közvetlenebb kozmikus környezetünkben lévők. Ez a kérdés különösen izgalmas annak a fényében, hogy egyes kutatások szerint az aktív galaxismagok „motorját” jelentő szupernagy tömegű fekete lyukak gyorsabban fejlődnek a közel fénysebességű plazmanyalábokat (jeteket) kilövellő kvazárokban, ami kapcsolatot feltételez a jetek jelenléte és a fekete lyukak növekedése között.
A szupernagy tömegű fekete lyukak az aktív galaxismagok elengedhetetlen összetevői. Tömegük a néhány milliótól kezdve az akár tízmilliárd naptömeg körüli értéket is elérheti, és úgy tűnik, hogy minden nagyobb galaxis központjában megtalálhatóak. A fekete lyuk tömegvonzásának hatására a közelébe kerülő anyag spirális pályán fokozatosan belezuhan. Az eközben felszabaduló energia miatt a galaxis magja akár egy közönséges galaxis összfényének ezerszeresére is felfényesedhet. Ez az eddig ismert leghatékonyabb energiatermelő folyamat. Ugyanakkor bizonyos esetekben az erős mágneses tér hatására a plazmát nem nyeli el maradéktalanul a fekete lyuk. Egyes részecskék a mágneses pólusok mentén relativisztikus sebességgel távoznak, közel fénysebességgel mozgó plazmanyalábokat (jeteket) alkotva. Megfigyeléseink alapján az aktív galaxismagok kevesebb mint 10%-a bocsát ki erős rádiósugárzást és jetet.
Az aktív galaxismagok különböző típusait annak alapján csoportosíthatjuk, hogy milyen irányból látunk rá a rendszerre. Ha az adott aktív galaxismag más szögben látszik, más része fogja dominálni az általunk detektálható sugárzását. Az alábbi ábrán látható blazár esetében például közel „felülről”, a forgástengelye irányából láthatjuk a fekete lyukat és az anyagbefogási korongot.
Tekintettel arra, hogy ezek a blazárok akár szinte felfoghatatlan távolságokra is elhelyezkedhetnek tőlünk, vizsgálatukhoz rendkívül érzékeny műszerekre van szükség. A nagyon hosszú bázisvonalú interferometria (VLBI) technikája összehangolt megfigyelésekkel, egy kiterjedt rádiótávcső-hálózat segítségével éri el a lehető legfinomabb felbontást. Egy ilyen, akár több kontinensen átnyúló hálózat révén centiméteres hullámhosszokon néhány fényév nagyságrendű felbontást is képesek vagyunk elérni, bármennyire távoli objektumokra is vagyunk kíváncsiak.
A magyar kutatók által vizsgált rádiókvazár, a J1429+5406 is a nagy vöröseltolódású blazárok csoportját gyarapítja. A feldolgozott archív adatsorok az amerikai VLBA és a főként eurázsiai antennákkal dolgozó Európai VLBI Hálózat (EVN) mérésein alapulnak. A mérések időben közel negyed évszázadot fednek le, öt különböző frekvenciasávon. Az adatok kiértékelése során kapott térképek alapján sikerült több eltérő időpontban beazonosítani a plazmanyaláb egyes komponenseit, valamint kimérni azok látszólagos mozgását. Ez azonban nem egyszerű feladat, hiszen a táguló univerzumban az idő sokkal lassabban telik nálunk, a megfigyelő rendszerében, mint a távoli kvazár saját rendszerében.
Alacsony frekvenciákon akár a magtól (a fenti ábrán piros színnel megjelenő folttól) számított 40 ezred ívmásodperces (mas) távolságig kimutathatóak voltak a jetkomponensek. Az égitest távolságában ez kb. ezer fényéves kiterjedésnek felel meg az égboltra vetítve. A magtól 20 mas távolság környékén egy jelentős, közel 60°-os elhajlást figyelhetünk meg a plazmanyaláb irányában. Ennek oka lehet akár a jet eltérülése egy sűrű csillagközi anyagfelhővel történt ütközés következtében, de a majdnem pontosan felénk mutató jet térbeli irányában bekövetkező egyéb kis változás is felerősödhet ennyire az égboltra eső vetületben. Az efféle kis változásokért felelős lehet például az, ha a jet alapjánál nem egy magános fekete lyuk helyezkedik el, hanem két, éppen egyesülés előtt álló szupernagy tömegű fekete lyuk táncának lehetünk tanúi.
Adott frekvencián különböző időpontokban vizsgálva az egyes komponensek helyzetét sikerült kimutatni a jet belső rádiószerkezetének (J3–J6) változásait. Azt figyelhetjük meg, hogy a látszólagos sebességek növekednek a magtól mért távolságuk függvényében. Ez első ránézésre ellentmondásosnak tűnhet, hiszen azt várnánk, hogy a fekete lyuktól távolodva a jet anyaga lassul. A jelenségre számos magyarázat elképzelhető. Ilyen például a jet irányának a látóirányhoz képest bekövetkező változása (a sebességvektornak az égboltra eső vetülete változik), a mágneses tér gyorsító hatása vagy a belső energia mozgási energiává alakulása. A vizsgált komponensek egyikének (J3) mozgási sebessége látszólag eléri a 17-szeres fénysebességet, ami az eddig mért legmagasabb értékek közé tartozik a hasonlóan távoli kvazárok esetében. Ez a jelenség egy jól ismert relativisztikus hatás, a látszólagos szuperfénysebességű mozgás számlájára írható. Ugyanis az anyag valójában a fénysebességet nagyon megközelítő, de azt meg nem haladó sebességgel halad kifelé, nagyjából a megfigyelő látóirányába, így a mozgás égboltra eső vetülete kelti a szupergyors elmozdulás illúzióját.
A kutatók a kvazárról megállapították, hogy a plazmanyaláb fénye számottevően felerősödik. Ennek oka, hogy a jet nagyon nagy sebességgel mozog felénk, és legfeljebb 5,4°-os szöget zár be a látóirányunkkal. Ez a tény megerősíti, hogy a J1429+5406 a blazárok közé tartozik, összhangban azzal, hogy korábban sikeresen detektálták gamma-tartományban is.
A J1429+5406 VLBI megfigyeléseit elemző tanulmány a Universe című folyóiratban jelent meg, első szerzője az ELTE csillagász mesterszakos hallgatója, Koller Dávid. A munkát a Nemzeti Kutatási, Fejlesztési és Innovációs Hivatal (OTKA K134213 és TKP2021-NKTA-64), valamint a HUN-REN CSFK Konkoly Thege Miklós Csillagászati Intézetének demonstrátori programja támogatta.
Szakcikk:
Koller D., Frey S. (2025): Superluminal Motion and Jet Parameters in the High-Redshift Blazar J1429+5406. Universe, Vol. 11, id. 157 (https://doi.org/10.3390/universe11050157)
Kapcsolódó régebbi cikkek:
- Látszólag a fénynél tízszer gyorsabban (2014. december)
- Pillantás a legtávolabbi ismert blazár belsejébe (2020. január)
- Rejtélyes és nagyon távoli gamma-sugárzó galaxist vizsgáltak magyar csillagászok (2024. március)
