Bécsy Bence a Birminghami Egyetem kutatója és munkatársai mintegy százezer kvazár adatainak elemzésével kimutatták azt az összefüggést, amelyet Frei Zsolt a Konkoly Thege Miklós Csillagászati Intézet kutatóprofesszora, Raffai Péter az ELTE Fizikai és Csillagászati Intézetének docense és Haiman Zoltán a Columbia Egyetem professzora 2016-os közös tanulmányában már előre jelzett.

A brit Királyi Csillagászati Társaság Monthly Notices of the Royal Astronomical Society folyóiratában megjelent tanulmány szerint Bécsy és kollégái mintegy százezer kvazár adatainak elemzésével statisztikai bizonyítékot találtak arra, hogy a galaxisok közepében található szupernagy tömegű fekete lyukak egy része keletkezése után kilökődött a helyéről.

„A nagy galaxisok közepén szupernagy tömegű fekete lyukak találhatók. Amikor két galaxis összeolvad, központi fekete lyukaik is egyesülhetnek. Az összeolvadás során keletkező gravitációs hullámok egyenlőtlen kisugárzása erős visszarúgást adhat a létrejövő fekete lyuknak, amely így kimozdulhat a galaxis középpontjából. Ha a lökés nem elég erős ahhoz, hogy a fekete lyuk elhagyja a galaxist, hosszú ideig ide-oda mozoghat annak középpontja körül, miközben a középponton áthaladva éri el a legnagyobb sebességét. Bár az általános relativitáselmélet előre jelzi ezt a jelenséget, közvetlen bizonyítékot eddig nem sikerült egyértelműen találni rá. A mostani kutatás ezért nem egyetlen különleges objektumot keresett, hanem azt vizsgálta, hogy sok tízezer kvazár adataiban együttesen megjelenik-e a kilökődött fekete lyukak statisztikai jele” – olvasható a Csillagászati és Földtudományi Kutatóközpont csütörtöki sajtóközleményében.

Raffai, Haiman és Frei 2016-ban számítógépes modellekkel vizsgálta, milyen megfigyelhető jelei lennének annak, ha egy kvazár központi fekete lyuka a kilökődése után a galaxis magja körül ingázna. Akkor arra jutottak, hogy a sebességnek és a por mennyiségének össze kell függenie: a fekete lyuk a galaxis közepén mozog a leggyorsabban, és éppen ott a legsűrűbb a por is. A gyorsabban mozgó fekete lyukakat tartalmazó kvazárokat tehát átlagosan több pornak kell takarnia. Már akkor rámutattak, hogy ezt az összefüggést nagy kvazárkatalógusok valódi adataiban lehet megkeresni. Bécsy és munkatársai tíz évvel később mintegy százezer kvazár adatai alapján statisztikailag támasztotta alá az elméleti előrejelzést. Vagyis azt, fogalmaz a sajtóközlemény, „hogy a fekete lyukak összeolvadásakor keletkező gravitációs hullámok visszarúgása a fekete lyukakat kimozdíthatja a galaxisok középpontjából, és a megfigyelt összefüggés arra utal, hogy ez a jelenség a vizsgált kvazárok egy részében valóban bekövetkezhetett. A szerzők ugyanakkor hangsúlyozzák, hogy ez a becslés még bizonytalan, és más fizikai folyamatokat sem lehet teljesen kizárni. Ehhez további megfigyelésekre és részletesebb modellekre lesz szükség”.

A gravitációs hullámokkal foglalkozó nemzetközi élcsapatba tartozó Frei és kollégái részt vesznek a jövő legnagyobb gravitációshullám-műszerének előkészítésében is. „Az Európai Űrügynökség 2035-ben indítja útjára a LISA űrobszervatóriumot: három, egymástól 2,5 millió kilométerre keringő űrszondát, amely közvetlenül fogja észlelni a szupermasszív fekete lyukak összeolvadásának gravitációs hullámait, vagyis éppen azokat az eseményeket, amelyeknek a nyomát most a kvazárok fényében megtalálták.