A tudósok szerint olyan jeleket észleltek, amelyek arra utalnak, hogy galaxisunk közepén található szupermasszív fekete lyukból kozmikus méretű szél áramlik, ami potenciálisan megoldhatja a csillagászat egyik legrégebbi rejtélyét.
A Sagittarius A* nevű gigantikus fekete lyuk – amely nagyjából 4 millió naptömeggel bír és a Tejút közepén található – már több mint 50 éve zavarba ejti a tudományos közösséget – írja a CNN.
A fizika törvényei szerint a fekete lyukaknak nemcsak elnyelniük kellene az anyagot, hanem az úgynevezett akkréciós folyamatok során szél vagy relativisztikus anyagsugarak (jetek) formájában ki is kellene lövellniük annak egy részét.
Ennek ellenére a Sagittarius A* különösen csendesnek tűnt: a kutatók évtizedekig tartó keresés után is csak több mint 20 000 évvel ezelőtti szélkitörések nyomait tudták azonosítani, újabbakat nem.
Ez a hozzánk legközelebbi és legjobban tanulmányozott fekete lyuk
mondta Mark Gorski, az illinoisi Northwestern Egyetem kutató-asszisztense.
Ez az egyetlen, amelyet képesek vagyunk kellő felbontásban vizsgálni, és látni a körülötte zajló fizikai folyamatokat, mégsem tűnt úgy, mintha lenne szele. Az univerzumban minden fekete lyuk egy bizonyos módon viselkedik, a hozzánk legközelebbi viszont más volt. Ez óriási problémát jelentett.
A hiányzó láncszem: egy három fényév hosszú üreg
Öt évnyi megfigyelés után Gorski és Lena Murchikova, a Northwestern Egyetem fizika és csillagászat professzorsegédje úgy vélik, végre rábukkantak a hiányzó szél nyomaira.
A kutatópáros rendkívül részletes felvételt készített a fekete lyuk közvetlen környezetéről, amelyen egy hatalmas, kúp alakú, hideg gáztól mentes üreget vettek észre. Az The Astrophysical Journal Letters című folyóiratban megjelent tanulmány társszerzői szerint ezt a jelenséget kizárólag az objektumból kiáramló forró gázszél hozhatta létre.
A fekete lyuk szele pontosan úgy működik, mint egy hajszárító
magyarázta Gorski.
Forró, turbulens levegőt fúj a hidegebb, sűrűbb anyagba, mint a vizes hajunkra. A szél elég meleg és erős ahhoz, hogy felmelegítse és kifújja a vizet a hajunkból, sőt, hogy kicsit megmozgassa a tincseket – de nem elég erős ahhoz, hogy a hajat teljesen lefújja a fejünkről.
Hasonló módon, a fekete lyukból áradó forró gázszél jellegzetes nyomot hagyott maga után azáltal, hogy valósággal lesöpörte a környező hideg gázt.
A csillagászok korábban már figyeltek meg hasonló kiáramlásokat – mind fókuszált anyagsugarak, mind szélesebb szelek formájában – más galaxisok központi szupermasszív fekete lyukainál. Christopher Reynolds, a Marylandi Egyetem csillagászprofesszora (aki nem vett részt a kutatásban) kiemelte, hogy ezek a kiáramlások kulcsfontosságúak abban, ahogyan egy fekete lyuk energiát táplál a gazdagalaxisába, és szabályozza annak növekedését.
Ezek a kiáramlások rendkívül megfoghatatlannak bizonyultak, amikor a saját szupermasszív fekete lyukunkat vizsgáltuk – egészen idáig
írta Reynolds.
Ez a tanulmány igen meggyőző bizonyítékot mutat be arra, hogy a galaxisunk fekete lyukából származó szél áttörte a környező port és gázt. Magát a szelet ugyan közvetlenül nem látták, de a jelenléte teljesen egyértelmű. Ehhez a világ legérzékenyebb rádióteleszkópjának csaknem 5 évnyi adatát kellett hajszálpontosan elemezni – ez egy igazi tudományos mestermunka.
Hogyan találták meg a láthatatlant?
A fekete lyukak olyan asztrofizikai objektumok, amelyek gravitációs vonzása olyan erős, hogy még a fény sem menekülhet tőlük az eseményhorizonton túlról. Ugyanakkor a fekete lyuk körül örvénylő és az abba behulló anyag a súrlódás és az árapály-erők hatására elképesztő mértékben felmelegszik és ragyogni kezd, miközben rádióhullámokat és röntgensugarakat bocsát ki.
Amikor a fekete lyuk gázzal táplálkozik, szél vagy jetek formájában közel fénysebességgel száguldó részecskéket lő ki a világűrbe, amelyek akár több ezer fényévnyi távolságra is eljuthatnak.
A chilei ALMA (Atacama Large Millimeter/Submillimeter Array) rádióteleszkóp-rendszer segítségével Gorski és Murchikova elkészítették a Sagittarius A* körüli hideg gáz eddigi legrészletesebb térképét, majd digitálisan eltávolították az objektum felől érkező rádióinterferenciát. A szűrés után visszamaradt adatok egyértelműen kirajzoltak egy körülbelül 3 fényév hosszú, 45 fokos nyílásszögű üreget, amely egyenesen a fekete lyukhoz vezetett vissza.
A kutatók ezután a NASA Chandra Röntgenobszervatóriumának adatait használták fel annak megerősítésére, hogy a régióban található hideg gázt valóban a galaktikus központból érkező forró plazma (elektromosan töltött gáz) formálja. „Ha a hideg gáz a forró plazma előtt vagy mögött helyezkedne el, nem látnánk ilyen erős összefüggést” – tette hozzá Gorski. „Bár a szélben mozgó részecskéket közvetlenül nem észleltük, a környezetre gyakorolt hatásukból hajszálpontosan meg tudtuk határozni a kozmikus szél irányát és energiáját.”
Az eredményünk lényegében azt mondja ki, hogy ennek a fekete lyuknak is van szele, úgyhogy nem fura, és a fekete lyukak fizikája általánosságban úgy működik, ahogy azt vártuk
mondta Murchikova.
A szelet viszont azért volt nehéz megtalálni, mert annyira gyenge volt. Soha korábban nem láttunk még ilyen gyenge szelet egy fekete lyukból.
