2024.03.28. - Gedeon, Johanna

Pörgõ fekete lyuk

Pörgõ fekete lyuk
Csillagászoknak most elsõ ízben sikerült megfigyelni, hogy egy fekete lyuk pörög a tengelye körül, s eközben felcsavarja, és magával vonszolja a téridõt. Tod Strohmayer, a NASA Goddard Ûrrepülési Központjának kutatója a Rossi röntgenmûholdnak egy már régebb óta ismert fekete lyuk környezetének röntgensugárzásáról feljegyzett adataiban olyan jellegzetességeket fedezett fel, amilyeneket korábban csak forgó neutroncsillagok spektrumában figyeltek meg. Az eredmény az elsõ meggyõzõ bizonyítéka a fekete lyukak – elméletileg már régebben feltételezett – forgásának. A felfedezés részben megkérdõjelezi a neutroncsillagok sugárzásáról alkotott eddigi elméleteket is.
kutya cica örökbe fogadás állatvédelem szja 1%

Ufo- scifi sztorid van? küldd el nekünk a szerk[kukac]zug.hu címre!
„A Világegyetemben szinte minden objektum – a bolygók, a csillagok és a galaxisok – forog – mondta Strohmayer. – Persze, a fekete lyukaknál ezt sokkal nehezebb kimutatni, mivel nincs szilárd felületük, amelynek körbefordulását megfigyelhetnénk. Látjuk viszont például a kísérõ csillagtól elszívott, s a fekete lyuk felé örvénylõ anyagtól származó sugárzásokat.”

Fekete lyukak a Napnál legalább tízszer nagyobb tömegû csillagokból keletkeznek szupernóvarobbanás után. A végtelen sûrûségû szingularitás anynyira meggörbíti maga körül a téridõt, hogy belõle semmi – még a fény sem – tud megszökni. A mintegy 10-15 kilométeres átmérõjû szupersûrû neutroncsillagok hasonló módon, de kisebb tömegû csillagokból keletkeznek. A fekete lyukakat és neutroncsillagokat a csillagászok csak közvetve „látják” a körülöttük csaknem fénysebességgel kavargó, forró – többnyire egy szomszédos kísérõ csillagtól elszipkázott – gáz kibocsátotta sugárzások révén. A NASA 1995 decemberében felbocsátott Rossi Explorer röntgenmûholdja már régóta gyûjt adatokat bizonyos neutroncsillagok röntgenspektrumában megfigyelhetõ lüktetõ változásokról. Ezek az úgynevezett kváziperiodikus oszcillációk (quasiperiodic oscillations, QPO-k) feltételezések szerint a neutroncsillaghoz legközelebbi stabil pályán keringõ forró gáznak és a csillag felszínének kölcsönhatásából származnak. Bizonyos elméletek szerint a QPO frekvenciája közvetlen kapcsolatba hozható a központi neutroncsillag tömegével, illetõleg a legbelsõ stabil pálya sugarával.

Strohmayer célpontja a GRO J1655-40 nevû objektum, a Földtõl 10 ezer fényévre levõ mikrokvazár volt. Így nevezik a fekete lyukaknak azon különleges osztályát, amelyeknek az a jellegzetessége, hogy a körülöttük örvénylõ gáz- és porkorong síkjára merõlegesen nagy sebességû részecskenyalábokat bocsátanak ki. Strohmayer az objektum spektrumában két QPO-t figyelt meg, egy már régebben is észleltet 300 Hz környékén, és egy újabbat 450 Hz-nél. Ez a mikrokvazár egyébként már egy régóta ismert, alaposan tanulmányozott rendszer, amelynek tömegét korábbi optikai megfigyelések alapján 7 naptömegre becsülik. Einstein általános relativitáselmélete alapján egy ekkora tömegû, nem forgó fekete lyuknál a legbelsõ stabil pálya sugara 64 kilométer lehet. A most felfedezett 450 Hz-es QPO-nak viszont egy legfeljebb 49 kilométeres pályasugár felel meg.

Strohmayer szerint enynyire közeli stabil pálya csak azzal magyarázható, hogy a fekete lyuk forog, s ezáltal is módosítja környezetében a téridõ szerkezetét. „Ennek az a következménye, hogy az anyag jobban megközelítheti a szingularitást. Minél kisebb azonban a pálya sugara, annál nagyobb a keringés sebessége, s ennek megfelelõen a QPO frekvenciája. Ami a GRO J1655-40-et illeti, a 300 Hz-es QPO összhangban volt az elméletileg számított 64 kilométeres sugarú pályával, a 450 Hz-es viszont már csakis a fekete lyuk forgásával magyarázható.”

A CRO J1655-40 az elsõ olyan fekete lyuk, amelynél két QPO-t sikerült megfigyelni. Neutroncsillagok esetében ez egyáltalán nem szokatlan, s az elméleti modellek többnyire a csillag szilárd neutronkérgével hozzák kapcsolatba. A fekete lyuknak azonban nincs szilárd felszíne, így az is kérdésessé válik, vajon a neutroncsillagokra felállított modell valóban helytálló-e.

A fekete lyuk perdülete valószínûleg a szupernóvaként szétrobbant elõdcsillag impulzusmomentumát (vagy annak egy részét) õrzi. Egy nem pörgõ fekete lyukkal összehasonlítva lényeges különbség, hogy a forgó fekete lyuk nem csupán meggörbíti, hanem maga köré csavart uszályként magával is vonszolja a téridõt. Kiszámítható, hogy eseményhorizontjának sugara így kisebb, mintha nem forogna. (Az eseményhorizont az a felület, amelyen belülrõl – ha belekerült – már semmi sem szökhet ki a fekete lyukból.) Strohmayer szerint valószínû, hogy a forgástengely mentén ellentétes irányban kilépõ két nagy sebességû részecskenyaláb – amelyeknek keletkezésére egyelõre nincs kielégítõ elméleti magyarázat – szintén a fekete lyuk forgásával hozható kapcsolatba.

Fantáziaképek egy forgó fekete lyukból és egy kék óriáscsillagból álló kettõs rendszerrõl. A felsõ távlati képen a csillagtól elszívott anyag vékonyodó csóvában áramlik a fekete lyuk felé.

A középsõ, már közelebbi képen jól kivehetõ a fekete lyuk körül örvénylõ gáztömegek korongszerû szerkezete. A fekete lyuk forgástengelye irányába távozó, csaknem fénysebességû csóvákban még az eseményhorizont elérése elõtt leszakadt anyagtömegek távoznak. Végül a harmadik kép (lent) a fekete lyuk közvetlen környezetét mutatja, az eseményhorizont a fekete gömb határánál húzódik. Az ezen kívül esõ fehér és kék gázgyûrûkben az esemény-horizonthoz közeledõ anyag egyre nagyobb sebességgel örvénylik, s felforrósodva erõteljes röntgensugárzást bocsát ki: ez árulja el a fekete lyuk jelenlétét.