Tudósok bizonyítékot találtak arra, hogy több tízezer fekete lyuk létezik a Tejút középpontjában

Egy Columbia Egyetem által vezetett asztrofizikus csapat egy tucatnyi fekete lyukat fedezett fel a "Sagittarius A", a Tejút-gal...

Egy Columbia Egyetem által vezetett asztrofizikus csapat egy tucatnyi fekete lyukat fedezett fel a "Sagittarius A", a Tejút-galaxis közepén lévő szupermasszív fekete lyuk körül. Ez a felfedezés az első, amely alátámaszt egy évtizedes előrejelzést, amely így számtalan lehetőséget kínál a világegyetem jobb megértésére.

"Mindazt, amit valaha is tudni szerettünk volna arról, hogy a nagy fekete lyukak hogyan hatnak a kis fekete lyukakra, ezt a rendszert tanulmányozva rájöhetünk," - mondta a Columbia asztrofizikusa Chuck Hailey, aki egyben a Columbia Asztrofizikai Laboratórium társigazgatója és a tanulmány vezető szerzője. "A Tejút az egyetlen olyan galaxis, ahol meg tudjuk vizsgálni, hogy a szupermasszív fekete lyukak hogyan hatnak egymásra a kisebbekkel, mert egyszerűen nem láthatjuk a kölcsönhatásukat más galaxisokban. Bizonyos értelemben ez az egyetlen olyan laboratórium, amelyben tanulmányozhatjuk ezt a jelenséget."

A tanulmány a Nature folyóirat április 5-i számában jelent meg. (1)

Több mint két évtizeden keresztül a kutatók sikertelenül keresték a bizonyítékokat annak alátámasztására, hogy több ezer fekete lyuk veszi körül a szupermasszív fekete lyukakat a nagy galaxisok közepén.

"Az egész galaxisban, amely 100 ezer fényév széles, mindössze öt tucat ismert fekete lyuk van, és mintegy 10-20 ezer közötti számban kell lenniük egy olyan régióban, amely összesen 6 fényév széles, amit eddig senki sem talált meg," - mondta Hailey hozzátéve, hogy a Sagittarius A, a Földhöz legközelebbi szupermasszív fekete lyuk, és ezért a legegyszerűbb tanulmányozni. "Nincs sok hiteles bizonyíték."

Hailey elmagyarázta, hogy a Sagittarius A-t gáz és por veszi körül, amely tökéletes táptalajt biztosít a hatalmas csillagok megszületéséhez, amelyek élnek, meghalnak és fekete lyukakká válhatnak. Ráadásul a poron és gázon kívüli fekete lyukak a szupermasszív fekete lyuk hatása alatt lehetnek, mivel elveszítik az energiájukat, és ezáltal a szupermasszív fekete lyuk közelébe húzódnak, ahol fogva tartja őket az ereje.

Miközben a legtöbb csapdába esett fekete lyuk elszigetelt marad, egyesek egy elhaladó csillaggal kapcsolódnak össze, egy bináris rendszert létrehozva. A kutatók úgy vélik, hogy a Galaktikus Központban ezek az elszigetelt és párban lévő fekete lyukak nagy koncentrációban vannak jelen, ahol összesűrűsödnek, és egyre zsúfoltabbá válnak, ahogy csökken a szupermasszív fekete lyuktól való távolságuk.

A múltban a sikertelen próbálkozások arra irányultak, hogy az ilyen sűrűsödéseket keressék a röntgensugár felvillanások segítségével, amelyek akkor jelennek meg, amikor a fekete lyukak a csillagokkal társulnak.

"Ez egy nyilvánvaló módja, amikor fekete lyukakat keresünk," - mondta Hailey -, "de a Galaktikus Központ olyan messze van a Földtől, hogy ezek a kitörések csak annyira erősek és világosak, hogy 100-1000 évente egyszer láthassuk őket." A fekete lyuk binárisok érzékelésével kapcsolatban Hailey és kollégái rájöttek, hogy a halványabb, de stabilabb röntgensugár kibocsátást kell keresniük a kezdeti kapcsolódás kialakulásakor, amikor a bináris rendszer még inaktív állapotban van.

"Olyan egyszerű lenne, ha a fekete lyuk binárisok rutinszerűen nagy kitörést produkálnának, ahogy a neutroncsillag binárisok teszik, de nem így működnek, ezért találnunk kellett egy másik módot, hogy megkeressük őket," - mondta Hailey. "Az elszigetelt, pár nélküli fekete lyukak csak feketék - nem csinálnak semmit. Tehát az elszigetelt fekete lyukak keresése nem okos módja annak, hogy megtaláljuk őket. De ha a fekete lyukak kis tömegű csillaggal társulnak, a kapcsolódás röntgensugárzást bocsát ki, ami gyengébb, de következetes és kimutatható. Ha olyan fekete lyukakat találunk, amelyek alacsony tömegű csillagokkal vannak összekapcsolódva, és tudjuk, hogy a fekete lyukak egy része alacsony tömegű csillagokkal fog összeállni, akkor tudományosan következtethetünk arra, hogy ott vannak az elszigetelt fekete lyukak."

Hailey és munkatársai a Chandra röntgen megfigyelőközpont archivált adataira támaszkodtak, hogy teszteljék a technikájukat. Fekete lyuk és alacsony tömegű csillag bináris röntgensugár aláírásokat kerestek inaktív állapotukban, és három fényéven belül 12 darabot találtak a Sagittarius A közelében. A kutatók ezután elemezték az azonosított bináris rendszerek tulajdonságait és térbeli eloszlását, és észrevételeikből extrapolálták, hogy a Sagittarius A körüli területeken 300-500 fekete lyukból és alacsony tömegű csillagból álló bináris rendszer, és kb. 10 000 elszigetelt fekete lyuk található.

"Ez a megállapítás megerősít egy nagy elméletet, és számos következménye van," - mondta Hailey. "Jelentősen elő fogja mozdítani a gravitációs hullámkutatást, mert a tipikus galaxis közepén lévő fekete lyukak ismerete segíthet abban, hogy jobban megjósoljuk, hogy hány gravitációs hullám esemény társulhat hozzájuk. Minden információ, amire az asztrofizikusoknak szükségük van, a galaxis középpontjában található." (2)


(1) - https://www.nature.com/articles/nature25029
(2) - http://news.columbia.edu/content/1904