Először sikerült csillagászoknak megfigyelniük, ahogy egy hatalmas fekete lyuk csillagformálódáshoz vezet egy törpegalaxisban, az általa kifújt anyag csillagközi gázfelhőkre mért hatásának köszönhetően, derül ki egy új kutatásból.

A tőlünk 34 millió fényévre található Henize 2-10 galaxisban, amely elég közel van ahhoz, hogy részletesen lehessen vizsgálni központi régióját, az átlagoshoz képest eleve gyorsan keletkeznek a csillagok, ezért csillagontó galaxisként tartják számon a szakemberek.

A Nature-ben szerdán közölt eredményekből most úgy tűnik, a törpegalaxis középpontjában található szupermasszív fekete lyuk még tovább fokozza a csillagkeletkezés ütemét. A tanulmányt a Qubitnek kommentáló Kun Emma, a CSFK Konkoly Thege Miklós Csillagászati Intézetének fekete lyukakkal is foglalkozó csillagásza szerint a kutatás segít megérteni a galaxisok evolúcióját és a szupermasszív fekete lyukak viselkedését.

Zachary Schutte és Amy E. Reines, a Montanai Állami Egyetem csillagászai a Hubble űrteleszkóppal végezték megfigyeléseiket, a látható fény tartományában. A megfigyelés előtt még azt is tisztázniuk kellett, hogy a Henize 2-10 középpontjában valóban egy szupermasszív fekete lyuk található-e, vagy esetleg egy nagyobb csillag által hátrahagyott fiatal szupernóva-maradvány, mivel mindkettő egybevág korábbi, rádió- és röntgentartományban végzett megfigyelésekkel – végül igazolni tudták, hogy csak egy szupermasszív fekete lyuk jelenléte magyarázhatja az adatokat.

Ahogy Kun Emma mondta, „a törpegalaxis központi objektuma, egy körülbelül egymillió naptömegű fekete lyuk anyagot nyel el környezetéből, ez okozza az aktivitást, majd a körülötte formálódó, úgynevezett tömegbefogási akkréciós korong anyagának egy részét mágneses erővonalak mentén kifújja a központból. Az optikai hullámhosszon filamentként azonosított kifújás a rendszert körbevevő anyagba ütközve aztán csillagformálódást generál, azaz egy olyan sűrű régiót hoz létre, ahol csillagok születnek.”

A Hubble űrtávcső távoli objektumok vizsgálatára képes képalkotó spektrográfjával (STIS, Space Telescope Imaging Spectograph) két különböző orientációjú, egymáshoz képest 90 fokban elforgatott megfigyelést végeztek a törpegalaxis középső régióját célozva. A Hubble ezt néhány fényéves felbontásban tárta fel, ami lehetővé tette a galaxis kisebb szerkezeti elemeinek vizsgálatát. A megfigyelések során egy közel 500 fényév hosszúságú, ionizált gázokból álló szálra (filamentum) bukkantak. A kutatók spektroszkópiai megfigyelései feltárták, hogy a megfigyelt struktúrát a legjobban egy feketelyuk-kifújás magyarázza. Ezt szerintük az ionizált gáz mozgása és sebessége is igazolja, valamint a megfigyelések a feketelyuk-kifújás modelljeire is passzolnak.

Schutte és Reines arra is bizonyítékot talált, hogy a gázból álló filamentum összeköti a Henize 2-10 középpontjában lévő szupermasszív fekete lyukat egy tőle nagyjából 230 fényévre lévő, aktív csillagformálódási régióval, ami hozzávetőleg 4 millió éve alakult ki. A fekete lyuk kifújásának egyenletes sebessége, valamint annak a csillagközi gázfelhők viselkedésére mért megfigyelhető hatása a kutatók szerint igazolja, hogy a kifújás összefügg a csillagkeletkezéssel. Úgy vélik, eredményeik a fekete lyuk kifújásának csillagközi anyagra gyakorolt erőteljes hatását mutatják, ami kedvez új csillagok keletkezésének. Emellett szerintük rámutat arra is, hogy a szupermasszív fekete lyukak kifújása a Henize 2-10-től jelentősen eltérő szerkezetű galaxisokban nem gerjeszti, hanem éppen hogy kioltja a csillagkeletkezést.

Kun szerint a törpegalaxis fontos eltéréseket mutat más galaxisokhoz képest: „az aktív galaxismaggal rendelkező nagy, elliptikus galaxisok, kvazárok, blazárok központi, szupernagy tömegű fekete lyuka is tömeget nyel el a környezetéből, és relativisztikus sebességű nyalábokat fúj ki magából, viszont a Henize 2-10 esetében jóval gyengébb az tömegbefogás mint óriás unokatestvéreinél.” A kutatók megfigyelései által feltárt jelenség Kun szerint nem példátlan: „a Henize 2-10 aktív központját és a csillagformálási régióját összekötő filament a kifújás mozgásának változását és periodikus nyalábkilövellés jeleit mutatja. Ez szintén jellemző némely elliptikus galaxis központi régióiból kifújt nyalábokra.”

Kun szerint az eredmények tágabban nézve a galaxisok evolúcióját segítenek feltárni. Mint elmondta, „mai ismereteink szerint a galaxisok az úgynevezett »lentről-fel« típusú, hierarchikus evolúció során fejlődnek. Sok kicsi, kék spirálgalaxis kozmikus múltban való összeolvadásával alakultak ki a nagy, vöröses színű elliptikus galaxisok. A galaxis evolúciója során a normál galaxisok nagy részének középpontjában megtalálható szupernagy, több millió vagy milliárd naptömegű fekete lyukak is összeolvadnak. Az extragalaktikus csillagászat és kozmológia fontos feladata az ezen evolúciót leíró modelleknek az észleléseken való kalibrálása, a galaxisfejlődés és a milliárdos naptömegű fekete lyukak létrejöttének pontosabb megértése.”

A magyar csillagász úgy látja, hogy a Henize 2-10 relatív közelsége kifejezetten segít a központi szupermasszív fekete lyukának jobb leírásában, de a törpegalaxis vizsgálata ezen kívül a titokzatos kozmikus neutrínók kialakulását is segíthet megfejteni, ami Kun szerint különösen fontos, mivel „ma az extragalaktikus csillagászat egyik nagy talánya a nagy energiájú kozmikus részecskéket hatékonyan gyorsító közegek természetének mibenléte. Mostani tudásunk szerint a csillagontás és a galaxisaktivitás közösen ideális körülményeket teremt a világegyetemen szabadon áthatoló kozmikus neutrínók létrejöttének.”