2016.06.10. - Csak egye­dül, nem pár­ban

Egy ma­gyar ve­ze­té­sű nem­zet­kö­zi ku­ta­tó­cso­port négy, a fel­te­vé­sek sze­rint ket­tős ak­tív ga­la­xis­ma­got vizs­gált meg nagy fel­bon­tás­sal a rá­dió­tar­to­mány­ban, de kö­zü­lük egyik sem bi­zo­nyult ket­tős­nek.

Bár a ga­la­xis­ma­gok pá­ro­sa­i­nak meg­ta­lá­lá­sa ed­dig sem tűnt könnyű­nek, az ered­mény azt sej­te­ti, hogy még a re­mélt­nél is ne­he­zebb fel­adat­tal áll­nak szem­ben a csil­la­gá­szok. Is­me­re­te­ink sze­rint a leg­több ga­la­xis kö­ze­pé­ben meg­ta­lál­ha­tó (leg­alább) egy szu­per­nagy tö­me­gű, akár több mil­li­árd nap­tö­meg­nyi fe­ke­te lyuk. Ezek egy ré­sze ak­tív, vagy­is anya­got fog be a kör­nye­ze­té­ből, és ha­tal­mas tel­je­sít­ménnyel su­gá­roz a tel­jes elekt­ro­mág­ne­ses tar­to­mány­ban. A fe­ke­te lyuk fe­lé spi­rá­lo­zó anyag egy for­ró, for­gó ko­ron­got for­mál. A köz­pon­ti ob­jek­tum kö­ze­lé­ben és ki­csit tá­vo­labb is io­ni­zált gáz­fel­hők ke­rin­ge­nek nagy se­bes­ség­gel. A ga­la­xi­sok kö­ze­pén ta­lál­ha­tó fe­ke­te lyu­kak mint­egy ti­ze­dé­nél pe­dig az anyag egy ré­sze - a mág­ne­ses tér és a fe­ke­te lyuk gyors for­gá­sa kö­vet­kez­té­ben - a for­gás­ten­gely men­tén két át­el­le­nes irány­ba ki­lö­vel­lő, re­la­ti­visz­ti­kus se­bes­ség­re gyor­su­ló ré­szecs­ke­nya­láb (jet) for­má­já­ban hagy­ja el a cent­ru­mot. Ez utób­bi­ak­ból szár­ma­zik az a rá­dió­su­gár­zás is, amit egy­más­tól tá­vol el­he­lye­zett rá­dió­táv­csö­vek há­ló­za­tá­val, a je­len­leg el­ér­he­tő leg­fi­no­mabb fel­bon­tás­sal le­het ta­nul­má­nyoz­ni. A ku­ta­tó­cso­port a meg­fi­gye­lé­se­i­hez az Egye­sült Ál­la­mok te­rü­le­tén te­le­pí­tett VL­BA (Very Long Ba­se­line Ar­ray) rá­dió­te­lesz­kóp­ja­it hasz­nál­ta.

A VL­BA rá­dió­in­ter­fe­ro­mé­ter-há­ló­zat tíz, egyen­ként 25 mé­ter át­mé­rő­jű rá­dió­táv­cső­ből áll, a Ka­rib-szi­ge­tek­től Ha­waii-ig ter­jed.
[NA­SA GSFC]

A ga­la­xi­sok lé­te­zé­sük hosszú ide­je alatt fej­lőd­nek, át­ala­kul­nak. A fo­lya­mat­ban meg­ha­tá­ro­zó sze­re­pet ját­szik az egy­más­hoz kö­zel ke­rü­lő ga­la­xi­sok üt­kö­zé­se, össze­ol­va­dá­sa. Ha pe­dig a ga­la­xi­sok össze­ol­vad­nak, előbb vagy utóbb ez kell le­gyen a sor­sa a mag­ja­ik­nak, a szu­per­nagy tö­me­gű fe­ke­te lyu­kak­nak is. Nagy kér­dés per­sze, hogy előbb vagy utóbb - et­től is függ, hogy mennyi és egy­más­tól mi­lyen tá­vol­ság­ban le­vő ga­la­xis­mag­párt fi­gyel­he­tünk meg, vagy hogy mi­lyen je­le­ket vár­ha­tunk, ha el­ké­szül­nek azok a gra­vi­tá­ci­ós­hul­lám-de­tek­to­rok, ame­lyek­kel a ga­la­xi­sok szu­per­nagy tö­me­gű fe­ke­te lyu­ka­i­nak össze­ol­va­dá­sát köz­vet­le­nül is le­het majd ér­zé­kel­ni.

Össze­ol­va­dás előtt ál­ló, egy­más kö­rül ke­rin­gő fe­ke­te lyu­kak.
[NA­SA/JPL]

Szi­mu­lá­ci­ók sze­rint két ga­la­xis köl­csön­ha­tá­sa be­in­dít­hat­ja az egyi­kő­jük vagy akár mind­ket­tő­jük mag­já­nak ak­ti­vi­tá­sát az­zal, hogy friss "üzem­anya­got" jut­tat a fe­ke­te lyu­kak kö­ze­lé­be. A fej­lő­dé­si fo­lya­mat vi­szony­lag ko­rai sza­ka­szá­ban a pá­ros tag­jai már gra­vi­tá­ci­ó­san egy­más­hoz köt­ve, de még több ezer fény­év­re van­nak egy­más­tól, ak­ti­vi­tá­suk pe­dig el­árul­hat­ja őket. Idő­vel az­tán egy­re kö­ze­lebb jut­nak egy­más­hoz, ami azt is je­len­ti, hogy köz­vet­len kép­al­ko­tás­sal egy­re ne­he­zebb, vagy egye­ne­sen le­he­tet­len lesz meg­kü­lön­böz­tet­ni őket. Er­re a leg­több esélyt még a rá­dió­in­ter­fe­ro­mé­te­res mé­ré­sek kí­nál­ják, de azok fel­té­te­le, hogy a jet ki­ala­ku­lá­sá­val meg­je­len­je­nek a kom­pakt, szink­rot­ron­su­gár­zást ki­bo­csá­tó rá­dió­for­rá­sok.

Ho­gyan le­het meg­ta­lál­ni a tű­ket a szé­na­ka­zal­ban, vagy­is a ket­tős ma­go­kat a ga­la­xi­sok ten­ge­ré­ben? Az egyik köz­ve­tett mód­szer­rel ket­tős csú­csú emisszi­ós vo­na­la­kat ke­res­nek a ga­la­xi­sok szín­ké­pé­ben. Ezek szár­maz­hat­nak két, egy­más kö­rül ke­rin­gő ak­tív ga­la­xis­mag kö­rü­li io­ni­zált gáz­fel­hők­ből, ame­lyek el­té­rő lá­tó­irá­nyú se­bes­sé­ge mi­att a szín­kép­vo­na­lak hul­lám­hossza más-más mér­ték­ben to­ló­dik el - ez okoz­za a dup­la csú­csot. Saj­nos azon­ban a mód­szer­ről be­bi­zo­nyo­so­dott, hogy nem csal­ha­tat­lan, sőt az így ki­vá­lasz­tott pá­ros-je­löl­tek túl­nyo­mó több­sé­gé­ben va­la­mi más fi­zi­kai me­cha­niz­mus - pél­dá­ul a két irány­ba ki­lö­vel­lő je­tek vagy a ga­la­xis­mag­ból ki­fe­lé in­du­ló egyéb anyag­áram­lás - okoz­za a vo­na­lak meg­ket­tő­ző­dé­sét. Az el­múlt évek ku­ta­tá­sai ezért már in­kább ar­ra irá­nyul­tak, hogy to­váb­bi árul­ko­dó je­lek ke­re­sé­sé­vel szű­kít­hes­sük az ígé­re­tes fe­ke­te­lyuk-ket­tő­sök lis­tá­ját.

Egy ilyen ígé­re­tes­nek mon­dott lis­tá­ról vá­lasz­tot­ta ki a ma­gyar, kí­nai, hol­lan­di­ai és né­met ku­ta­tó­in­té­ze­tek­ben dol­go­zó cso­port azt a négy rá­dió­su­gár­zó ob­jek­tu­mot, ame­lye­ket 2013-ban a VL­BA-val meg­fi­gyelt. Ezek­nél re­mény volt ar­ra, hogy in­ter­fe­ro­mé­te­res kép­al­ko­tás­sal fel­bont­hat­ják a pá­rost al­ko­tó két kom­pakt rá­dió­for­rást, köz­vet­le­nül iga­zol­va így a ket­tős­sé­get. Az ered­mé­nyek sze­rint az egyik cél­pont túl hal­vány­nak és ki­ter­jedt­nek bi­zo­nyult a de­tek­tá­lás­hoz, a má­sik há­rom eset­ben pe­dig csak egy-egy kom­pakt ga­la­xis­mag buk­kant fel a ké­pe­ken. A kö­zös ben­nük, hogy egyik je­lölt­nél sem si­ke­rült rá­dió­su­gár­zó ak­tív ga­la­xis­ma­gok pá­ro­sát ki­mu­tat­ni az op­ti­kai meg­fi­gye­lé­sek alap­ján meg­jó­solt tá­vol­sá­gok­ban. Az elő­for­dul­hat ugyan­ak­kor, hogy rá­dió­csen­des ak­tív ga­la­xis­ma­gok­ról van szó, ame­lyek így a VL­BA szá­má­ra lát­ha­tat­la­nok. Így a mé­ré­sek a ket­tős­sé­get ugyan nem erő­sí­tik meg, de elv­ben ki sem zár­hat­ják. Ugyan­ak­kor a meg­fi­gyelt komp­lex, je­tek­re uta­ló rá­dió­szer­ke­ze­tek, il­let­ve ezek irá­nyá­nak össze­ve­té­se az op­ti­kai ga­la­xis sík­já­val két eset­ben in­kább azt va­ló­szí­nű­sí­tik, hogy a jet és a ga­la­xis anya­gá­nak köl­csön­ha­tá­sá­ból ere­dő ki­fú­vá­sok fe­le­lő­sek a meg­ket­tő­zött szín­kép­vo­nal­csú­cso­kért.

Az SDSS J2304-0933 je­lű ga­la­xis 1,5 GHz frek­ven­ci­án ké­szült VL­BA ké­pe csak egyet­len rá­dió­su­gár­zó ak­tív ga­la­xis­ma­got mu­tat, a jet ki­ter­je­dé­se nyu­ga­ti irány­ban (a ké­pen jobb­ra) kö­rül­be­lül 125 fény­év tá­vol­sá­gig nyo­mon kö­vet­he­tő.
[Ga­bá­nyi és mt­sai, 2016]

Az SDSS J2104-0009 je­lű ga­la­xis mag­ja mel­lett mind­két ol­da­lon lát­ha­tók a ki­fú­vás­ra uta­ló kom­po­nen­sek. A kom­pakt rá­dió­szer­ke­zet­re jel­lem­ző po­zí­ció­szög alap­ján fel­té­te­lez­he­tő, hogy a ré­szecs­ke­nya­láb­nak kö­ze van op­ti­kai emisszi­ós vo­na­lak meg­ket­tő­ző­dé­sé­hez.
[Ga­bá­nyi és mt­sai, 2016]

Az ak­tív ga­la­xis­ma­gok pá­ro­sa­i­nak ke­re­sé­se, egy­ér­tel­mű ki­mu­ta­tá­suk le­he­tő­sé­ge­i­nek ku­ta­tá­sa to­vább foly­ta­tó­dik. Bár a je­lek sze­rint ez nem egy­sze­rű, de azért nem is le­he­tet­len, hi­szen több tu­cat ha­son­ló ob­jek­tu­mot is­me­rünk már. A ke­re­sés­ben se­gít­het új mód­sze­rek ki­dol­go­zá­sa, és új, az ed­di­gi­ek­nél még ér­zé­ke­nyebb meg­fi­gye­lő­mű­sze­rek csa­ta­sor­ba ál­lí­tá­sa. Rá­dió­tar­to­mány­ban ilyen pél­dá­ul a dé­li fél­te­kén épü­lő négy­zet­ki­lo­mé­te­res gyűj­tő­fe­lü­le­tű an­ten­na­há­ló­zat (Squ­a­re Ki­lo­met­re Ar­ray, SKA).

Az ered­mé­nye­ket be­mu­ta­tó, az Ast­rophy­si­cal Jour­nal cí­mű fo­lyó­irat­ban ha­ma­ro­san meg­je­le­nő cikk ve­ze­tő szer­ző­je Ga­bá­nyi Krisz­ti­na (FÖ­MI Koz­mi­kus Geo­dé­zi­ai Ob­szer­va­tó­ri­um). A ku­ta­tó­mun­kát a Nem­ze­ti Ku­ta­tá­si, Fej­lesz­té­si és In­no­vá­ci­ós Hi­va­tal (OT­KA NN110333 és K104539), va­la­mint a Kí­nai Tu­do­má­nyos Aka­dé­mia ku­ta­tó­cse­re prog­ram­ja tá­mo­gat­ta. A cikk kéz­ira­ta az ar­Xiv szer­ve­rén már most is hoz­zá­fér­he­tő.

For­rás:

• ar­Xiv:1605.09188 [ast­ro-ph.GA]
• Shang­hai Ast­ro­no­mi­cal Ob­ser­va­to­ry News 2016.06.08.