A szupernagy tömegű fekete lyukak több millió vagy több milliárd naptömegű égitestek, amelyek a legtöbb galaxisban megtalálhatók. Egy nemrég megjelent tanulmány szerint azonban nem minden galaxisban bújik meg egy ilyen monstrum, ha pedig ez tényleg így van, az sokat elárul az eredetükről.
Tüzes kezdet
A csillagászok abban egyetértenek, hogy a szupernagy tömegű fekete lyukak extrém körülmények között születtek. Ez lehetett egy heves robbanás, amikor a korai, hatalmas csillagok szupernóvává váltak, és az így létrejövő csillagtömegű fekete lyukak aztán gyors tempóban nőttek nagyra. De az is elképzelhető, hogy hatalmas, rendkívül forró gázfelhők összeomlása során jöttek létre.
Minél nagyobb tömegű a kezdeti mag, annál ritkábbak lesznek a Világegyetemben a szupernagy tömegű fekete lyukak. Ha csillagokból jöttek létre, akkor szinte minden törpegalaxis központjában kell lennie egynek. Ha azonban összeomlás során keletkeztek, akkor a kisebb tömegű galaxisokban ritkábban fordulnának elő igazán nagy monstrumok. Azt azonban még a közeli galaxisok esetében is nehéz meghatározni, hogy hány fekete lyuk rejtőzik a galaxisok központjában, ha azok nem szívnak aktívan gázt a környezetükből.
Az aktív fekete lyukakat forró gázkorong veszi körül, amelynek sugárzását még nagyon távolról is láthatjuk. Még a törpegalaxisok közepes méretű fekete lyukai is megtalálhatók a sugárzásuk alapján, feltéve, hogy elegendő gázt vesznek fel. Korábbi kutatások során a csillagászok több száz kis galaxisban kerestek aktív fekete lyukakat, majd ezek száma alapján becsülték meg a szupernagy tömegű fekete lyukak számát.
Már szerény mennyiségű gázból táplálkozva is röntgensugárzást bocsát ki egy galaxis központjában bujkáló szupernagy tömegű fekete lyuk, ezt pedig képesek vagyunk észlelni. De ugyanez a helyzet a hétköznapi, csillagtömegű fekete lyukakkal párt alkotó csillagokkal, vagyis a röntgenkettősökkel is.
Fekete lyuk nélküli törpék
Fan Zou (Michigani Egyetem) és munkatársai hasonló megközelítést alkalmaztak, de anélkül, hogy kizártak volna galaxisokat a vizsgálatból. A NASA Chandra röntgenobszervatóriumának két évtizednyi megfigyelései alapján 1606 galaxist vizsgáltak meg 160 millió fényéven belül. A nagy felbontású felvételek segítségével el tudták különíteni a központi fekete lyukakat a galaxisok peremvidékén található röntgenkettősöktől. Ezután statisztikai módszerekkel meghatározták, hogy az adott tömegű galaxisok mekkora hányada tartalmaz fekete lyukat – a Tejútrendszernél nagyobb galaxisoktól egészen a Magellán-felhőkhöz hasonló törpegalaxisokig.
Bár a szupernagy tömegű fekete lyukak valóban gyakoriak a nagyobb tömegű galaxisokban, a kutatók azt találták, hogy a törpegalaxisoknak csupán egyharmada rendelkezik ekkora fekete lyukkal, és ez messze elmarad attól, amit a tisztán csillageredetű kialakulás esetén látnánk. Az Astrophysical Journal című szaklapban megjelent tanulmány inkább a nagyobb kezdeti tömegű forgatókönyveket támogatja a szupernagy tömegű fekete lyukak eredetére vonatkozóan. Bár a James Webb-űrtávcső friss adatai szintén a közvetlen összeomlásból származó feketelyuk-magok elméletét erősítik meg, az eredmény mégis meglepő.
„Nem mondhatnám, hogy ez várható volt.” – mondja Angela Bongiorno (Olasz Nemzeti Asztrofizikai Intézet), aki nem vett részt a kutatásban.
„Ez összhangban áll a közvetlen összeomlás elméletével.” – teszi hozzá. „De további vizsgálatok kellenek, amelyek megerősíthetik ezt az eredményt.” Elképzelhető például, hogy a kisebb galaxisokban a szupernagy tömegű fekete lyukak még nem rendeződtek a központba. Ezek könnyen röntgenkettősöknek tűnhetnek a számunkra. Bongiorno szerint a sokkal távolabbi galaxisokra is ki kell terjeszteni az ilyen vizsgálatokat, ha a körülöttünk látható szupernagy tömegű fekete lyukakat össze akarjuk hasonlítani a korai Univerzum monstrumaival.
Forrás: https://skyandtelescope.org/uncategorized/not-every-galaxy-gets-a-black-hole/
A kutatás eredményeit bemutató szakcikk: https://iopscience.iop.org/article/10.3847/1538-4357/ae06a1
Szerző: Ujhelyi Borbála, Kutatási asszisztens
CSFK Konkoly-Thege Miklós Csillagászati Intézet