Nyomozás kettős fekete lyukak után

3934

A legtöbb nagyobb galaxis – így saját Tejútrendszerünk – közepén található egy szupernagy tömegű (vagyis több millió, de akár több milliárd naptömegnyi) fekete lyuk. Néha azonban előfordulhat, hogy nem is egy, hanem kettő vagy több van belőlük. Ez akkor következhet be, amikor közeli galaxisok egyesülnek, összeolvadnak. Maguk a fekete lyukak természetükből adódóan közvetlenül nem láthatók, az erős gravitáció miatt a fény sem tudja elhagyni őket. Bizonyos körülmények között azonban aktivizálódhatnak, amikor a környezetükből anyagot fognak be. Ilyenkor felfedik kilétüket, mellőlük hatalmas teljesítményű sugárzást észlelhetünk, az elektromágneses színkép legszélesebb skáláján. Olyannyira látványossá válnak, hogy rendszerint a befogadó galaxisuk fényét is jócskán túlragyogják. Ezeket nevezzük aktív galaxismagoknak.

Fantáziakép két egymáshoz közeli, a környezetéből anyagot befogó fekete lyukról.
(Josh Valenzuela / University of New Mexico)

Kettős vagy többszörös aktív galaxismagokról akkor beszélünk, ha az egymás közelében található szupernagy tömegű fekete lyukak mindegyike az anyagbefogás fázisában van. Megkülönböztetünk olyanokat, amelyek egymástól mért távolsága a több ezer fényévet is eléri, illetve szoros kettősöket, legfeljebb néhányszor tíz fényévnyire egymástól, kepleri pályán keringve a közös tömegközéppontjuk körül. Míg az előbbiek a majdani összeolvadásukhoz vezető folyamat elején járnak, az utóbbiak – egymáshoz fokozatosan egyre közelebb jutva – csillagászati időskálán mérve rövid idő múlva maguk is egyesülnek, ahogyan a hajdan külön életet élt szülőgalaxisaik. A galaxis- és feketelyuk-összeolvadások egy sor izgalmas asztrofizikai jelenség tanulmányozására adnak lehetőséget, a galaxisok kialakulásának és fejlődésének vizsgálatától kezdve az aktív magok és galaxisaik kölcsönhatásán át a gravitációs hullámok keletkezéséig.
A közvetlenül az egyesülésük előtt álló szupernagy tömegű fekete lyukak lesznek a 2030-as évek közepén indítani tervezett európai LISA (Laser Interferometer Space Antenna) űrbeli gravitációshullám-detektor célpontjai.

Egyre több bizonyíték utal arra, hogy a fekete lyukak egybeolvadások sorozatán át híznak egyre nagyobbra, illetve hogy a nagy tömegű galaxisok ütközése révén beindulhat a magok aktivitása, mivel ilyenkor friss „üzemanyag” kerülhet a fekete lyukak közelébe. A kettős aktív galaxismagok detektálása azonban korántsem egyszerű feladat. Megfigyelőeszközeink felbontóképessége leginkább csak a közeli univerzumban, és a nem túl szoros kettősök esetén teszi lehetővé a közvetlen képalkotással történő megkülönböztetésüket. Vannak ugyanakkor közvetett módszerek is, amelyek segíthetnek a kettősgyanús esetek feltárásában. Elméleti, szimulációs szempontból bonyodalmat okoz, hogy jól kellene ismerni az összeolvadó galaxisok magja környezetében a csillagközi gáz tulajdonságait.

A közeli, fényes, ütközések nyomait viselő NGC 6240 galaxis kettős aktív magja a Chandra röntgencsillagászati űrtávcső képén. (NASA / CXC, Komossa et al. 2003)

A kettős aktív galaxismagok témája – mind a megfigyelések, mind a modellalkotás terén – a modern asztrofizikai kutatások egyik népszerű és izgalmas eredményeket ígérő részterülete. Erről a hírportálunkon megjelenő számos kapcsolódó cikk is tanúskodik (néhányukból olvasóink válogatást találhatnak a lap alján). 2017 végén Hollandiában, a Leideni Egyetemen (Lorentz Center) gyűlt össze a világ különböző részeiről egy munkakonferenciára a szakterület néhány művelője, hogy megtárgyalják a kettős aktív galaxismagokkal kapcsolatos aktuális kérdéseket, felfedezéseket, elgondolkozzanak a jövő ígéretes kutatási irányain. Ezen a találkozón született az ötlet, hogy írásos formában is összegezzék a terület jelenlegi ismereteit. Az eredményül született publikáció mostanra elkészült, a New Astronomy Reviews folyóirat fogadta el közlésre. Szó van benne a rádiótól a röntgenig terjedő hullámhosszakon végzett megfigyelésekről, a kettősök utáni „nyomozáshoz” használható módszerek és technikák tárházáról, a fejlesztés alatt levő vagy tervezett új csillagászati műszerek kínálta lehetőségekről, követendő mérési stratégiákról. A cikk összeveti a megfigyeléseket a numerikus hidrodinamikai szimulációk eredményeivel és a kettős aktív galaxismagok kialakulására felállított elméleti modellekkel.

A 2017. novemberi munkakonferencia résztvevőinek csoportképe. (Lorentz Center)

Az áttekintő írás hamarosan megjelenik, szövege már olvasható. A 30 szerző között két külföldön dolgozó (Paragi Zsolt, JIVE, Hollandia és Haiman Zoltán, Columbia Egyetem, USA) és két itthoni (Frey Sándor, CSFK Konkoly Thege Miklós Csillagászati Intézet és Gabányi Krisztina Éva, ELTE Csillagászati Tanszék) magyar kutató is található.

Kapcsolódó cikkek:

Hozzászólás

hozzászólás