Most először sikerült megörökíteni, hogyan fúj ki egy fekete lyuk egy nagy energiájú nyalábot a körülötte keringő izzó gáz- és porgyűrűből. A megfigyelt szupermasszív fekete lyuk az M87 galaxisban található, és ez szerepelt azon a történelmi jelentőségű, 2019-ben kiadott képen is, amelyen elsőként láthattunk ténylegesen megörökített fekete lyukat.

Lu Zsu-szen, a Sanghaji Csillagászati Obszervatórium kutatója és kollégái a Nature-ben szerdán megjelent kutatásukban 2018 áprilisában végzett, nagy felbontású méréseik eredményeit mutatják be, amit a GMVA rádióteleszkóp-rendszerrel gyűjtöttek. Ez a globális, milliméteres VLBI teleszkóprendszer a Föld különböző pontjáról végzett megfigyeléseket egyesíti, és kiegészül a chilei ALMA rádióteleszkóp-rendszer és a grönlandi teleszkóp (GLT) méréseivel.

A rádióteleszkóp-rendszerrel készült a) képen az M87 szupermasszív fekete lyuk központi, gyűrűszerű régiója és a belőle jobbra (nyugati irányba) távozó nyaláb (jet) látható. A b) kép a központi régiót tárja fel közelebbről, a c) pedig újonnan kifejlesztett, legnagyobb valószínűségi (maximum likelihood) módszerrel nagyítja azt fel. A kék kör által jelölt gyűrűszerű struktúra 50 százalékkal nagyobb a mostani megfigyeléseken, mint amit az Eseményhorizont Távcső (EHT) mért – ezt szaggatott feketével jelzik. A gyűrű felső (északi) és alsó (déli) részeinek fényessége a kibocsátott nyalábbal függhet össze.

„A kutatók azt ki tudták zárni, hogy az EHT megfigyeléshez képest 50 százalékkal nagyobb gyűrűszerű struktúra észlelési effektusok következménye” – válaszolta a Qubit kérdésére Kun Emma, a Bochumi Ruhr Egyetem Csillagászati Intézetének fekete lyukakkal, aktív galaxismagokkal és nagy energiájú neutrínókkal foglalkozó csillagásza. Hozzátette, ha feltételezzük, hogy a gyűrűszerű struktúra valódi mérete nem változott az EHT 2017. áprilisi, 1,3 mm-es mérései és a 2018. áprilisi 3,5 mm-es mérései között, akkor az utóbbin észlelt nagyobb gyűrűméret akkréciós kifújás észlelésére utal.

„Tudjuk, a nyalábok a fekete lyukat körülvevő régióból lőnek ki, de még mindig nem teljesen értjük, hogy ez minként történik meg. Ahhoz, hogy ezt közvetlenül vizsgálhassuk, meg kell figyelnünk a nyaláb létrejöttét, a lehető legközelebb a fekete lyukhoz” - mondta Lu Zsu-szen. Az új megfigyelések az Európai Déli Obszervatórium közleménye szerint azt segítenek megérteni, hogyan kötődik össze a nyaláb alapja a fekete lyuk körül keringő anyaggal.

Az Eseményhorizont Távcső kollaboráció 2019 áprilisában közölte az első, történelmi felvételt egy fekete lyukról, amin a tőlünk 54 millió fényévre található M87 galaxis szupermasszív fekete lyukának környezete látható. Az EHT felvételén az objektumot körülvevő, izzó porból és gázokból álló akkréciós korong látható, középen pedig a fekete lyuk árnyéka, aminek területe 2,6-szor akkora, mint az eseményhorizonté, és amin belülről a hihetetlen mértékű gravitáció miatt semmi sem tud kiszabadulni, még a fény sem.

Az eseményhorizont sugara a Föld-Nap távolság 120-szorosa, azaz szinte teljes bolygórendszerünket elfoglalná, és ekörül kering az izzó anyag, óránkénti 3,6 millió kilométeres sebességgel. Ez az EHT mérései szerint egy 0,4 fényév átmérőjű korongot alakít ki, ami már majdnem a teljes Naprendszerünk méretéhez viszonyítható.

Az EHT tavaly az M87 után saját galaxisunk, a Tejútrendszer központi szupermasszív fekete lyukáról is készített felvételt, amelyen a 4 millió naptömegű Sagittarius A* árnyéka és az azt körbefogó izzó akkréciós korong látható. A legtöbb galaxis középpontjában megtalálható szupermasszív fekete lyukak néha túlragyogják a galaxis többi részét.

Az ekkor aktív galaxismagoknak nevezett objektumok fényességét a fekete lyukakba hulló izzó gázok és por által létrehozott relativisztikus nyalábok (jetek) hozzák létre. A legfényesebb ilyen objektumokat nevezik kvazároknak. A kutatók szerint az M87 galaxis fekete lyuka hatalmas mérete és viszonylagos közelsége miatt ideális célpont ahhoz, hogy megértsük a fekete lyukak körül zajló jelenségeket.

A gyűrűszerű akkréciós struktúrát, amelynek középpontjában a fekete lyuk található, szinkrotronsugárzás alakítja ki a kutatók szerint. Ez az elektromágneses sugárzás akkor jön létre, amikor relativisztikus töltött részecskék a fekete lyuk körül keringve a sebességükre merőlegesen gyorsulnak.

Arról, hogy mi derült ki a megfigyelésekből a fekete lyuk nyalábjáról, Kun elmondta, hogy a mostani 3,5 mm-es ALMA és GLT teleszkópokkal kiegészült GVMA-megfigyelések szerint a relativisztikus nyaláb alapja szélesebb, mint amit egy olyan nyalábtól várnánk, aminek hajtómotorja tisztán a központi fekete lyuk, és annak például a forgási energiája. A szélesebb nyalábalap szintén tömegbefogási korongból származó kifújások jelenlétére utal.

Kapcsolódó cikkek a Qubiten: