Néhány galaxisban elképesztő sebességgel keletkeztek az új csillagok: évente akár több ezer naptömegnyi csillagközi gáz- és poranyag alakult át csillagokká. Máskor, amikor a csillagkeletkezéshez szükséges építőanyag mennyisége csökkent, a csillagkeletkezés üteme alább hagyott ezekben a galaxisokban. Léteznek azonban olyan folyamatok, amelyek újra be tudják lobbantani a csillagkeletkezés kozmikus kemencéit.
Egy galaxisban újra beindulhatnak szinte robbanásszerű csillagkeletkezési hullámok akkor, amikor összeütközik, avagy összeolvad egy másik galaxissal. Ekkor a két galaxis közötti heves gravitációs kölcsönhatás következtében bizonyos régiókban hirtelen beindulhat a csillagkeletkezés, és így az összeolvadás után megnövekszik a galaxisban található csillagok össztömege, mint annak előtte. Az egyesülés folyamata tehát a galaxisok növekedésének motorja.
Előfordulhat, hogy az összeolvadás, vagy más folyamatok révén anyag áramlik a galaxis középpontjában található szupernagy tömegű fekete lyuk felé. Az anyag ekkor nem közvetlenül a fekete lyukra hullik, hanem egy körülötte lévő anyaggyűjtő/akkréciós korongra, amelynek fényessége túlragyoghatja akár az egész galaxist. Az ilyen fekete lyukakat kvazároknak nevezzük, és tudjuk róluk, hogy intenzív sugárzásuk hatással lehet a galaxis csillagkeletkezési rátájára is: bizonyos esetekben visszavetheti, máskor éppen beindíthatja az új csillagok létrejöttét.
A galaxis közepén helyet foglaló szupernagy tömegű fekete lyuk bonyolult kölcsönhatásban van a galaxis csillagaival. A lokális Univerzumban sikerült kimutatni egy összefüggést egy galaxis csillagainak össztömege és a központi fekete lyuk tömege között: általában a csillagok tömege kb. 1000-szer akkora, mint a központi fekete lyuké. Felvetődik azonban a következő kérdés: igaz az összefüggés a korai, tehát távoli Univerzumban is? A James Webb-űrtávcső mérései minden eddiginél távolabbi galaxisok vizsgálatára képesek, így a kutatók az eszköz segítségével igyekeztek választ találni a kérdésre. És bár jelenleg még nem találták meg a végső választ, az űrtávcső használatával sikerült kimutatniuk, hogy a korai Univerzum bizonyos galaxisaiban a fekete lyuk tömege nagyságrendileg hasonló a galaxisban található csillagokéval. Ilyesmi a lokális Univerzumban - legalábbis jelenlegi mérési eredményeink birtokában - lehetetlen lenne.
A csillagászok nemrég egy olyan kvazárt vizsgált, amely a mindössze 750 millió éves Univerzumban keletkezett. Az ULAS J1120+0641 névre keresztelt objektum rendkívülinek bizonyul abból a szempontból, hogy a számítások alapján a galaxisban található fekete lyuk tömege kb. a 20%-a a galaxis össztömegének. Még ennél is megdöbbentőbb talán, hogy ha számításba vesszük az összes folyamatot, amelynek során a galaxis tömege növekedhet, még mindig lehetetlennek tűnik, hogy a központi fekete lyuk és a csillagok tömegének aránya valaha is elérje a lokális Univerzumban megszokottat.
Az ULAS J1120 fekete lyukának, és csillagainak tömegbecslése
A csillagászok a James Webb-űrtávcső adatai mellett korábbi mérési adatokat is felhasználtak, amely a röntgentől a rádiótartományig terjedt. Ezek alapján kiszámították a galaxis központi fekete lyukának tömegét, amelyre 1,5 milliárd naptömeg adódott.
A galaxisban található csillagok tömegének meghatározása ennél bonyolultabb feladatnak bizonyult: mivel a vizsgált objektum igencsak távol van, és a felvételeken homályos foltnak látszódik, a csillagok össztömegére csak becslések tehetők. A kutatók a számítások során figyelembe vették a csillagközi por által eltakart csillagok lehetséges jelenlétét is, valamint kiszámolták, hogy a galaxisban található gáz- és poranyagból a jövőben hány csillag alakulhat majd ki.
Mindezek alapján arra a következtetésre jutottak, hogy ha a galaxisban található összes gáz csillagokká alakulna, a központi fekete lyuk tömege akkor is a galaxis össztömegének tizedét adná. Ez az arányszám pedig igencsak távol esik a közeli Univerzumban megszokott 1/1000-től.
Ütközések láncolata
A kutatók ezek után igyekeztek újabb becslést tenni az említett arányszámra olyan módon, hogy feltételezték, hogy a J1120 gazdagalaxisa minden közeli galaxissal összeütközik, és az ütközések során új csillagok keletkeznek. Ennek során arra az eredményre jutottak, hogy a fekete lyuk tömege még így is csak a negyvened része lesz a galaxis össztömegének. Ez pedig továbbra is távol áll az elvárásoktól. Ha tehát a központi fekete lyuk nem növekszik tovább egyáltalán, akkor sem éri el a tömegarány az 1/1000-es értéket.
Elképzelhető azonban az is, hogy a kvazár vizsgálatakor a háttérben maradtak más galaxisok is, amelyek szintén segíthetnek a J1120 csillagtömegének növelésében. Emellett pedig az is lehetséges, hogy a galaxis táplálkozik a ritka galaxisközi térből is, amely által lassan tovább növelheti tömegét. Természetesen ismeretlen, avagy feltáratlan folyamatok is szerepet játszhatnak az 1/1000-es tömegarány kialakításában.
Arról a lehetőségről sem felejtkezhetünk el teljesen, hogy talán több ehhez hasonló galaxis is létezik, csak mivel a központi fekete lyukuk nem aktív, rendkívül halványak, főleg, ha ezzel együtt a távoli Univerzumban találhatóak, és így még jelenlegi technológiáinkkal sem tudjuk észlelni őket.
Ez az új tanulmány segíthet a galaxisok és a középpontjukban található fekete lyukak kapcsolatának mélyebb megértésében és így a rejtély végső megoldásához vezető út felfedésében is.
A cikk forrása: https://aasnova.org/2026/03/10/forever-alone-a-black-hole-destined-to-stay-too-big/
Szerző: Könyves-Tóth Réka, Tudományos munkatárs
CSFK Konkoly-Thege Miklós Csillagászati Intézet