Hatalmas energiájú sugárzásokat mértek a közeli szupermasszív fekete lyukból

Csillagászok az Event Horizon teleszkóp segítségével vizsgáltak egy aktív szupermasszív fekete lyukat a Perseus A galaxisának szívében. A műszer kiszúrta a gravitáció és a mágnesesség között zajló csatát is.

Csillagászok megfigyeltek egy szupermasszív fekete lyukat (intergalaktikus léptékkel) szinte a szomszédban, amely közel fénysebességgel lövell ki anyagsugarakat. Ezek a kiáramlások a mágnesesség és a gravitáció közötti csatáról árulkodnak. A felfedezés segíthet a tudósoknak jobban megérteni, hogyan táplálkoznak a fekete lyukak az anyagból. És persze hogyan lövellnek ki erőteljes sugárnyalábokat, amelyek messze túlnyúlnak a galaxisukon. A február 1-jén publikált közleményt a Live Science foglalta össze.

A csillagászokból álló csapat az Event Horizon teleszkóp (EHT) segítségével végezte el a megfigyeléseket a 3C 84 jelű, Perseus A néven is ismert rádiógalaxis szívében. A régiót egy aktív szupermasszív fekete lyuk táplálja. Az EHT készítette az emberiség által valaha látott első felvételeket egy fekete lyukról.

A rádióhullámok erős forrása a Perseus A, az NGC 1275 aktív galaxis középpontja, amely a Földtől 230 millió fényévre lévő Perseus szuperhalmaz központi galaxisa. Ez óriási távolságnak hangzik, pedig a most megfigyelt objektum a bolygónkhoz legközelebbi szupermasszív fekete lyukak egyike.

„A 3C 84 rádiógalaxis különösen érdekes a fekete lyuk közelében lévő fény polarizációjának észlelésével és pontos mérésével kapcsolatos kihívások miatt” – mondta Jae-Young Kim, a kutatócsoport tagja, a dél-koreai Kyungpook Nemzeti Egyetem asztrofizika docense a felfedezésről tett közleményben.

A fekete lyuk mágneses varázslata

Nem az első alkalom, hogy az EHT vizsgálja egy szupermasszív fekete lyuk erős mágnesességét vagy gravitációját, az univerzum négy alapvető ereje közül kettőt. Miután a teleszkóp először a Messier 87 (M87) galaxis szívében lévő szupermasszív fekete lyukat vette fel, a 6,5 milliárd naptömegű fekete lyuk körüli fény polarizációját is leképezte.

Ez a munka feltárta az M87 központi fekete lyuka körüli polarizációs mágneses mezők részleteit. Az új kutatásban pedig az EHT a Perseus A körül is megfigyelte a polarizációt, ami rendezett mágneses mezőre utal annak közvetlen közelében.

Ezek a mágneses mezők azzal bizonyítják erejüket, hogy legyőzik a fekete lyuk hatalmas gravitációját, amelynek tömege a becslések szerint 40 milliószorosa a Nap tömegének. Ezzel egyben nagy sebességű sugárzást indít el a világűrbe.

Georgios Filippos Paraschos, a németországi Max Planck Rádiócsillagászati Intézet (MPIfR) csoportvezetője szerint a felfedezés sok kérdést megválaszolhat. „Új eredményeink új bizonyítékkal szolgálnak arra, hogy a fekete lyukat körülvevő felhevült gázban rendezett mágneses mező húzódik.”

Mágnesesség vagy gravitáció?

Mikor az anyag a fekete lyuk felé esik, erősen mágneses úgynevezett „akkréciós korongot” képez az objektum körül. Ahogy ez a korong forog, a benne lévő mágneses mezővonalak megcsavarodnak, szorosan feltekerednek, ami megakadályozza a mágneses energia hatékony felszabadulását.

A gyorsan forgó Perseus A szupermasszív fekete lyukról és az azt körülvevő mágnesesen megállított korongról szóló megfigyelések arra utalnak, hogy a fekete lyuk forgási sebessége összefüggésbe hozható a sugárnyalábok indítására való képességével.

Ez azt jelenti, hogy miközben ezek a sugárnyalábok a gravitáció felett győzedelmeskedő mágnesességet képviselik, külső beavatkozás formájában segítséget kaphatnak. Egy mélyebb vizsgálat és Einstein 1915-ös gravitációs elméletének, az általános relativitáselméletnek az alkalmazása segíthet annak megállapításában, hogy ez valóban így van-e.

„Miért olyan jók a fekete lyukak arra, hogy erős sugárzásokat hozzanak létre? Ez az asztrofizika egyik legizgalmasabb kérdése” – mondta Maciek Wielgus, az MPIfR kutatója. „Arra számítunk, hogy a fekete lyuk eseményhorizontja felett fellépő általános relativisztikus hatások lehetnek a kulcs a kérdés megválaszolásához. Az ilyen nagy felbontású megfigyelések végre megnyitják az utat az empirikus ellenőrzés felé.”

Az EHT hasznos eszköz lehet a kérdés megválaszolásában.

Az EHT a fekete lyuk és sugárzásának mélyreható megfigyeléseit az interferometriának (VLBI) nevezett technika segítségével tudta elvégezni. Ez lehetővé teszi, hogy az ugyanazon objektumról végzett számos távcsöves megfigyelés jeleinek összevetésével képet alkossanak. Az EHT a világ különböző pontjain található egyedi távcsövekből áll, amelyek egyetlen Föld méretű műszerré állnak össze.

„Rendkívül izgatottak vagyunk, mert ezek az eredmények jelentős lépést jelentenek a 3C 84-hez hasonló galaxisok megértése felé” – mondta Anton Zensus, az MPIfR igazgatója és a rádiócsillagászat/VLBI kutatási részleg vezetője. „Nemzetközi partnereinkkel együtt arra törekszünk, hogy az Event Horizon teleszkóp képességeit továbbfejlesszük, hogy még részletesebb betekintést nyerhessünk a fekete lyukak körüli anyagképződésbe.”

Érdemes elolvasni:

• A csillagászoknak csak 150 napjuk volt egy csillag tanulmányozására, mielőtt szupernóva lett belőle
• Rozsdásodik a Hold, és a Föld tehet róla