Elképesztő étvágya van a rekorddöntő szupernagy tömegű fekete lyuknak

5174

Az Európai Déli Obszervatórium (European Southern Observatory, ESO) VLT-távcsőegyüttesével vizsgáltak a kutatók egy fényes kvazárt, amelyről kimutatták, hogy nem csak a kvazárok között a legnagyobb luminozitású, de az egész Univerzum valaha megfigyelt legfényesebb objektuma is egyben.

A kvazárok távoli galaxisok fényes magjai, amelyek hihetetlen energiakibocsátásáért a galaxisok magját uraló szupernagy tömegű fekete lyukak felelősek. A fényességrekorder kvazárban helyet foglaló szupernagy tömegű fekete lyuk étvágya is elképesztő: naponta egy naptömegnyi anyagot nyel el, így jelenleg a leggyorsabban növekvő fekete lyuk cím is ezt az objektumot illeti.

A kvazárok energiakibocsátásának hajtómechanizmusa a fekete lyukakba a környezetükből beáramló anyag felmelegedése és intenzív sugárzása a gravitációs potenciális energia átalakulása és a bespirálozó anyagban fellépő súrlódás következtében. A sugárzás formájában kibocsátott energia nagyságrendje akkora, hogy még az Univerzum legtávolabbi részeiben elhelyezkedő kvazárok is megfigyelhetők a Földről. Általános szabályként azt is elfogadhatjuk, hogy a legfényesebb kvazárok egyben a leggyorsabban növekvő fekete lyukak is.

„Jelenleg az általunk felfedezett objektum a leggyorsabban növekvő ismert fekete lyuk. A tömege a Napénak 17 milliárdszorosa, és naponta egy naptömegnyi anyagot nyel el. Ennek következtében pedig az ismert Univerzum legfényesebb objektuma” ‒ összegzi a legfontosabb tudnivalókat Christian Wolf, az Ausztrál Nemzeti Egyetem (ANU) csillagásza, a Nature Astronomy c. folyóiratban 2024. február 19-én megjelent, a kutatási eredményeket részletesen ismertető szakcikk vezető szerzője. Az SMSS J052915.80−435152.0 vagy röviden csak J0529−4351 jelű kvazár távolsága akkora (vöröseltolódása z = 3,962), hogy a fényének 12 milliárd év kellett, hogy elérjen hozzánk.

Fantáziarajz a rekorddöntő J059-4351 kvazárról, egy távoli galaxis fényes, szupernagy tömegű fekete lyuk által hajtott magjáról. Jelenleg ez az Univerzum legfényesebb ismert objektuma. A fekete lyuk tömege a Napénak 17 milliárdszorosa, és naponta egy naptömegnyi anyagot nyel el, ezzel a leggyorsabban növekvő szupernagy tömegű fekete lyuk címet is birtokolja. (ESO/M. Kornmesser)

A fekete lyukba egy ún. akkréciós vagy tömegbefogási korongon keresztül beáramló anyag által kisugárzott energia a J0529−4351 esetében a Nap által kibocsátott energiának 500 billiószorosa: az 500 után 12 nullát kell írnunk! Ha még több nullát szeretnénk látni, akkor a kvazár teljesítményét wattban is kifejezhetjük: L = 2·1041 W, azaz a 2 után már 41 nullát kell írnunk! (Néhány évvel ezelőtt a NASA és az Európai Űrügynökség (ESA) bejelentette, hogy a Hubble-űrtávcső által felfedezett J043947.08+163415.7 jelű kvazár energiakibocsátása a Napénak 600 billiószorosa. Annak a kvazárnak a fényességét azonban jelentősen megnövelte a gravitációslencse-hatás, egy, a távoli kvazár és köztünk elhelyezkedő galaxis gravitációs terében fellépő fényelhajlás miatti erősítés. A J043947.08+163415.7 becsült valódi energiakibocsátása a Napénak „csak” 11 billiószorosa. A J0529−4351 esetében ismereteink szerint nem játszik szerepet a gravitációslencse-hatás.)

„Az általunk detektált összes sugárzás forrása, az akkréciós korong átmérője hét fényév, így ez az Univerzum legnagyobb ismert tömegbefogási korongja” ‒ említ egy újabb, a J0529−4351 kvazárhoz köthető rekordot Samuel Lai, az ANU PhD-hallgatója, a szakcikk egyik társszerzője. Összehasonlításul: hét fényév a Nap‒Neptunusz-távolság kb. 15000-szerese, vagy majdnem kétszerese a legközelebbi csillag, a Proxima Centauri távolságának.

Érdekes, hogy a mindenféle rekordot megdöntő tulajdonságai ellenére a kvazár eddig rejtve maradt előlünk. „Meglepő, hogy eddig nem pillantottuk meg, hiszen már közel egymillió kevésbé látványos kvazárt ismerünk. Ez pedig szó szerint majdnem kiszúrta a szemünket” ‒ teszi hozzá egy másik társszerző, Christopher Onken, aki szintén az ANU csillagásza. Igazolásként megjegyzi, hogy az objektum a déli égboltról az ESO Schmidt-távcsövével évtizedekkel ezelőtt végzett fotografikus felmérés 1980-as felvételein is látható, csak akkor még nem ismerték fel, hogy kvazárról van szó.

Nagy kép: az égboltnak az a része, ahol a rekorddöntő J0529-4351 jelű kvazár megfigyelhető. A felvétel a Digitized Sky Survey 2 égboltfelmérésből származik. Inzert: a Dark Energy Survey keretében készített felvétel a kvazár pozícióját mutatja. (ESO/Digitized Sky Survey 2/Dark Energy Survey)

A kvazárok detektálásához az égbolt nagy területeit lefedő nagy pontosságú észlelési adatok szükségesek. Az égboltfelmérések eredményeként születő adatmennyiség azonban óriási, így a kutatóknak gyakran gépi tanulásos módszereket kell bevetniük, hogy elkülöníthessék a kvazárokat a többi égi objektumtól. A modelleket azonban létező adatokkal tanítják, ami a potenciálisan kimutatható jelöltek körét a már ismertekhez hasonló tulajdonságú objektumokra korlátozza. Ha egy új kvazár sokkal fényesebb az összes korábban megfigyeltnél, akkor az algoritmus hajlamos azt inkább egy Földtől nem túl távoli csillagként osztályozni.

Az ESA űrtávcsövének esetében pontosan ez történt: a Gaia adatainak automatikus elemzése szerint a J0529-4351 túlságosan fényes ahhoz, hogy kvazár lehessen, inkább a csillagként történő besorolását javasolta. A kutatók csak az ausztráliai Siding Spring Obszervatóriumban működő 2,3 méteres ANU-távcsővel tavaly végzett megfigyelések alapján minősítették kvazárnak. Ahhoz azonban, hogy az is kiderüljön, ez a valaha megfigyelt legfényesebb kvazár, még nagyobb távcső és még pontosabb mérőműszer kellett: a chilei Atacama-sivatagban működő ESO VLT-távcsőegyüttes és annak X-shooter spektrográfja alapvető fontosságú adatokat szolgáltatott a felfedezéshez és a rekorddöntő tulajdonságok megerősítéséhez.

A valaha észlelt leggyorsabban növekvő fekete lyuk tökéletes célpontja lesz a VLT-távcsövek által alkotott interferométer (VLTI) GRAVITY műszere továbbfejlesztett változatának, a GRAVITY+-nak is, amelynek egyik célja a fekete lyukak tömegének lehető legpontosabb mérése, beleértve a Földtől legtávolabbiakat is. A szintén a chilei Atacama-sivatagban épülő 39 méteres ESO ELT (European Extremely Large Telescope, E-ELT) pedig még ezeknél is könnyebben detektálhatja és megbízhatóbban jellemezheti majd ezeket az egyébként nehezen „megfogható” objektumokat.

A nagyon távoli szupernagy tömegű fekete lyukak megtalálása és tanulmányozása a korai Univerzum több rejtélyének megoldásában is segíthet, például abban, hogy miként jöttek létre, majd növekedtek a gazdagalaxisaik. De nem ez az egyetlen ok, amiért Wolf kutat utánuk, személyes motivációk is mozgatják: „Izgat maga a vadászat” ‒ mondja. „Naponta néhány percre újra kincskereső gyereknek érzem magamat, most pedig a világ elé tártam, amit találtam.”

Forrás: ESO PR 2024.02.19.

Hozzászólás

hozzászólás