2009.06.04. - Nagyétvágyú fekete lyuk határán

Az XMM-Newton röntgenteleszkóp új mérései alapján minden eddiginél mélyebbre tekinthetünk egy távoli aktív magú galaxis középpontjában található szupernehéz fekete lyukat övező térrészbe.

Az 1H0707-495 jelű ún. keskenyvonalú Seyfert 1 típusú galaxist 2008. januárjával kezdődően négy 48 órás keringés alatt észlelték az ESA/XMM-Newton röntgenteleszkóppal. A galaxis centrumában helyet foglaló szupernehéz fekete lyukat valószínűleg por- és gázfelhők takarják el részlegesen előlünk, a mostani mérések alapján mégis a galaxis mélyére pillanthatunk. Andrew Fabian (University of Cambridge), a kutatás vezetője szerint az új adatok alapján a fekete lyuk közvetlen környezetének feltérképezését is elvégezhetjük.

A röntgensugárzás, ami alapján az aktív galaxis centrumának képe megrajzolható, a fekete lyukba spirálozó forró anyagtól származik. Mielőtt a sok millió fokos hőmérsékletű anyag túljut a fekete lyuk eseményhorizontján - s ekkor végleg eltűnik a külvilág elől - a röntgensugárzás még megvilágítja, s visszaverődik róla. Ezen sugárzás spektrumában jelentkeznek aztán az anyagáramban található vasatomok jellegzetes, de különböző okok miatt eltorzult színképvonalai. Ilyen torzító hatás a keringő atomok sebessége, a fekete lyuk gravitációs mezejéből való kiszabaduláshoz szükséges energia, illetve a fekete lyuk forgása. A vasatamok színképvonalprofiljai alapján az anyag mozgása egyészen fekete lyuk eseményhorizontjának (sugarának) kétszereséig követhető.

Fantáziarajz az 1H0707-495 katalógusjelű aktív magú galaxis centrumában helyet foglaló szupernehéz fekete lyukat övező térrészről. A fekete lyukat magát valószínűleg részben gáz- és porfelhők takarják, ennek ellenére a röntgenadatok alapján a galaxis mélyére láthatunk.
[ESA/C. Carreau]

Az XMM-Newton műszerei a vas két olyan fényes emissziós vonalát detektálták a visszavert röntgensugárzásban, melyet korábban együtt még nem láttak aktív magú galaxisok röntgenspektrumában. A már több más esetben is azonosított K vonal mellett most először detektált L vonal azonban csak akkor lehet a mérthez hasonlóan nagy intenzitású, ha a vas nagy mennyiségben fordul elő a fekete lyukba spirálozó anyagáramban. A mérési adatok azt sugallják, hogy aránya a magban sokkal nagyobb, mint a galaxis többi részében. Nemcsak a visszavert, de a direkt röntgenemisszió is időben változó, s a megfigyelések során az L vonal intenzitása elég nagy volt ahhoz, hogy ezt a változást kimutathassák.

Az adatok gondos statisztikai elemzése alapján van egy 30 másodperces fáziskésés a direkt és a diszkről visszaverődő röntgensugárzás változásában. Ez pedig lehetővé teszi a visszaverő térrész méretének meghatározását, illetve a fekete lyuk tömegének megbecslését. Ez utóbbit a kutatók 3 és 5 millió naptömeg közé teszik. A vasvonalak elemzése alapján az is kiderült, hogy a fekete lyuk nagyon gyorsan forog, s olyan ütemben nyeli el az anyagot, hogy ez már az elméletileg lehetséges határ közelében van: a falánk behemót óránként 2 földtömegnyi anyagot emészt el!

Az új térképező eljárásukkal a csoport tovább folytatja a galaxis tanulmányozását, hiszen például az erős mágneses tér hatása miatt sok még a nyitott kérdés. Ennek ellenére az eljárás lehetővé teszi, hogy a nagytömegű fekete lyuk közvetlen, eddig nem "látható" környezetét tanulmányozzák.

Az eredményeket részletező szakcikk a Nature magazin 2009. május 28-i számában jelent meg.

Forrás:

• ESA News 2009.05.27.