2013.09.13. - Továbbra is éhezik a fekete lyuk a Tejútrendszer centrumában

A Chandra röntgenműholddal végzett hosszú méréssorozat eredményeként újabb előrelépés történt az ügyben, hogy a Tejútrendszer centrumában lévő szupernagy tömegű fekete lyuk körüli anyag miért olyan halvány röntgenben.

A Chandra röntgenműholddal végzett méréssorozat eredménye szerint a 26 ezer fényévre, a Tejútrendszer középpontjában elhelyezkedő, mintegy 4 millió naptömegnyi fekete lyuk, a Sagittarius A* (röviden Sgr A*) gravitációs csapdájába esett anyag kevesebb mint 1%-a éri csak el az eseményhorizontot - és tűnik el végleg mögötte. A gáz nagyobb része még a kritikus tartományba történő behatolás előtt kidobódik a fekete lyuk veszélyes környezetéből és így természetesen a szörnyeteg táplálásához sem járul hozzá. Kívülről nézve ez azzal jár - és tulajdonképpen az előző megállapítás is ezen nyugszik -, hogy a kérdéses, a fekete lyuk megközelítése miatt szuperforróvá melegedő anyag nem elegendő ahhoz, hogy jelentős intenzitású röntgensugárzást bocsásson ki.

Az eredmény a Chandra-val valaha végrehajtott leghosszabb észlelési sorozaton alapul: 2012 során összesen 5 hétnyi megfigyelési anyagot gyűjtöttek a kutatók az Sgr A*-ról a műholddal. A galaxisok kialakulásáról és fejlődéséről szóló jelenlegi elméletek szerint a nagy csillagvárosok mindegyikének centrumában a miénkéhez hasonló, de inkább még annál is nagyobb fekete lyukak találhatók, a legtöbb azonban nagyon messze van tőlünk ahhoz, hogy az említett röntgensugárzást hatékonyan tudjuk detektálni. Közelsége miatt a Sgr A* azonban kiválóan alkalmas arra, hogy részleteiben is tanulmányozhassuk a folyamatot, magyarázza Q. Daniel Wang (University of Massachusetts), a vizsgálat vezetője. Az új eredmények azt mutatják, hogy az Sgr A* esetében a röntgensugárzás forrása nem kis tömegű csillagok koncentrált halmaza, mint azt egyes modellek jósolják. Ellenkezőleg: a röntgensugárzás intenzitáseloszlása azt jelzi, hogy forrása korongszerűen eloszló fiatal, nagy tömegű csillagok csillagszeléből származó és a fekete lyuk közelébe jutó gáz, melyet Sera Markoff (University of Amsterdam), a kutatás egyik résztvevője szerint a Chandra kitűnő észleléseinek köszönhetően szinte "egyenes adásban" figyelhetünk meg.

A kompozit kép az Sgr A* tágabb környezetét mutatja a Chandra röntgen- (kék) és a Hubble infravörös (barna és bíbor) felvételeiből összeállítva. Az inzertben az Sgr A* mintegy fél fényév átmérőjű közvetlen szomszédságában áramló, a kibocsátó fiatal, nagy tömegű csillagok eloszlását is tükröző szuperforró gáz diffúz röntgensugárzása látható.
[Röntgen - NASA/UMass/D. Wang et al., infravörös - NASA/STScI]

Ahhoz, hogy a gáz egy része átléphesse az eseményhorizontot, energiát és impulzust kell veszítenie. Ez pedig úgy lehetséges, hogy azt a maradék anyag viszi el, ami így kidobódik a fekete lyuk közeléből. Jelen esetben a "maradék" kifejezés nem is igazán helytálló, hiszen ez a jóval nagyobb rész. Feng Yuan (Shanghai Astronomical Observatory) szerint az emberek egy része úgy gondolja, hogy egy fekete lyuk mindent elnyel, ami felé sodródik, az Sgr A* esete azonban mutatja, hogy néhánynak nagyon meg kell harcolni a napi betevőért, mivel a gáz nagyon diffúz és forró. Az Sgr A*-gal ellentétben a kvazárokat hajtó központi fekete lyukak (AGN-ek) jóval sűrűbb és hidegebb gázt tároló tartományokból táplálkoznak, így röntgensugárzásuk is jóval intenzívebb, mint az Sgr A* sugárzása.

Fantáziarajz az Sgr A* környezetéről. A vörös korong a fekete lyuk által befogott és befele spirálozó forró gázt jelzi. A gáz forrása a kék színnel jelölt, az Sgr A* körül keringő fiatal, nagy tömegű, forró csillagok csillagszele. Az illusztráció azt is mutatja, hogy eközben nagyon nagy mennyiségű anyag áramlik kifele, ami magyarázza a kis röntgenintenzitást.
[NASA/CXC/M. Weiss]

Az Sgr A* eseményhorizontja egyfajta árnyékot vet a fekete lyukat körülvevő izzó anyagra. Wang és munkatársainak eredménye segítheti azokat az erőfeszítéseket, melyek azt célozzák, hogy ezt az árnyékot rádióteleszkópokkal is észlelni tudjuk, ezáltal pedig talán megértsük, hogy pontosan miről is van szó. Szintén hasznos lehet a kutatás annak kiderítésében, hogy a fekete lyuk körül keringő csillagok és gázfelhők milyen hatást gyakorolnak a be- vagy kifele áramló anyagra.

Az eredményeket részletező szakcikk a Science magazinban jelent meg.

Forrás:

• Chandra PR 2013.08.29.