A Tejútrendszerben akár 170 millió fekete lyuk is rejtőzhet egy új számítógépes modell szerint. Bár ezek többsége teljesen láthatatlan, a kutatók úgy vélik, hogy eloszlásuk és mozgásuk kulcsfontosságú információkat árulhat el galaxisunk több milliárd éves fejlődéséről.
Csillagászok számítógépes modellek segítségével becsülték meg galaxisunk láthatatlan csillagmaradványainak számát és térbeli eloszlását. Eredményeik alapján mintegy 170 millió fekete lyuk rejtőzhet a Tejútrendszerben, mozgásuk elemzése pedig bepillantást engedhet galaxisunk régmúltjába is - írja a Kárpátinfó.
A legtöbb fekete lyuk szinte észrevehetetlen; környezetük csupán akkor válik feltűnővé, ha az égitest éppen intenzíven anyagot kebelez be. Éppen emiatt rendkívül nehéz felmérni, pontosan hány ilyen objektum található a galaxisunkban. A Tejútrendszerben megbújó fekete lyukak számát közvetlen megfigyelésekkel szinte lehetetlen meghatározni.
Virtuális Tejútrendszerekkel keresték a fekete lyukakat
A probléma áthidalására Tom Wagg, az amerikai Flatiron Institute asztrofizikusa, és kutatócsoportja virtuális galaxisokat hozott létre. Ezekben a modellekben évmilliárdokon át követték nyomon a csillagok keletkezésének és pusztulásának, valamint a fekete lyukak kialakulásának folyamatát. A csillagászati szimuláció a Tejútrendszer teljes, mintegy 13,6 milliárd éves történetét felölelte, melyhez a kutatók a csillagok és galaxisok fejlődéséről jelenleg rendelkezésre álló összes tudományos ismeretet felhasználták.
Amennyiben a létrehozott modellek a valós megfigyelésekhez hasonló galaxist eredményeznek, úgy megbízható becslést adhatnak a közvetlenül nem észlelhető égitestekről is.
Számítások szerint a Tejútrendszer története során nagyjából 170 millió csillag hagyhatta el a fősorozatot, hogy aztán fekete lyukká váljon.
A modellek ráadásul nemcsak ezen objektumok számát becsülték meg, hanem előre jelezték méretüket és térbeli eloszlásukat is, sőt, még az őket létrehozó kozmikus robbanások természetéről is értékes információkkal szolgáltak.
A kutatást bemutató tanulmányt már benyújtották az AAS (Amerikai Csillagászati Társaság) folyóirataihoz, hivatalos elbírálása előtt pedig az arXiv pre-print szerverén érhető el.
Nagy tömegű csillagokból keletkeznek a fekete lyukak
A csillagtömegű fekete lyuk egy nagy tömegű csillag halála után marad vissza. Amikor a csillag feléli a magfúziót fenntartó üzemanyagát, állapota instabillá válik, majd hatalmas robbanás kíséretében megsemmisül. Ekkor a fúzió által generált, kifelé ható nyomás hirtelen megszűnik, a csillag magja pedig egy rendkívül sűrű objektummá omlik össze, amelynek gravitációs vonzásából még a fény sem képes kiszabadulni.
Ez a jelenség komoly kihívás elé állítja a csillagászokat, hiszen a világegyetem megismerésének legfőbb eszköze a fény. Ha egy égitest az elektromágneses sugárzás egyetlen tartományában sem észlelhető, jelenlétének kimutatása – és különösen a hasonló objektumok számának meghatározása – roppant bonyolult feladat.
170 millió fekete lyuk lehet a Tejútrendszerben
Bár a 170 millió fekete lyuk első olvasatra rengetegnek tűnhet, a Tejútrendszer gigantikus méreteihez viszonyítva ez korántsem jelent sűrű eloszlást. A kutatócsoport számításai alapján a Nap és a galaxis központja közötti távolságban átlagosan egy fekete lyuk jut 6250 köbparszeknyi térrészre (egy parszek mintegy 3,26 fényévnek felel meg). Szemléltetésképpen: ez a térfogat egy nagyjából 18,4 parszek oldalhosszúságú kockának feleltethető meg.
Az égitestek időbeli eloszlása is hasonló képet mutat. Ha a 170 millió fekete lyuk keletkezését egyenletesen osztanánk el a Tejútrendszer történetében, átlagosan 80 évente született volna egy új példány. A valóságban azonban ezen objektumok kialakulásának csúcspontja jóval korábbra tehető, egy olyan időszakra, amikor a csillagkeletkezés a mainál nagyságrendekkel intenzívebben zajlott.
A jelenlegi számítások alapján tehát meglehetősen valószínűtlen, hogy közvetlen kozmikus szomszédságunkban fekete lyuk rejtőzne.
A szupernóva-robbanás messzire sodorhatja a fekete lyukakat
A korábbi vizsgálatok alapján a fekete lyukak ritkán maradnak meg eredeti keletkezési helyükön. Mivel sok ilyen objektum aszimmetrikus szupernóva-robbanás során jön létre, az extrém erejű detonáció hatalmas sebességgel repítheti keresztül őket a galaxison.
Ritkán előfordul, hogy ez a lökés olyan erejű, hogy a fekete lyuk eléri a Tejútrendszer elhagyásához szükséges szökési sebességet, ám a legtöbbjük a galaxison belül marad. A megtett hatalmas távolságok miatt azonban térbeli eloszlásuk jelentősen eltér az átlagos csillagokétól. Míg a Tejútrendszer csillagokból álló vékony korongjának függőleges kiterjedése csupán 306 parszek, addig a fekete lyukak alkotta korong vastagsága eléri a 790 parszeket.
A fekete lyukak segítségével tárhatjuk fel a galaxisunk múltját
A jövőbeli kutatások várhatóan már nem csupán a fekete lyukak megszámlálására szorítkoznak majd. Ezen objektumok tömege és mozgása ugyanis elárulhatja, hogy pontosan miként pusztultak el az őket létrehozó csillagok. Az így nyert adatok segíthetnek szelektálni a különféle szupernóva-robbanásokat és fejlődési modelleket. Amennyiben a jövőbeli megfigyelések összhangban lesznek Tom Wagg kutatócsoportjának előrejelzéseivel, az jelentősen megerősítheti a szimulációk létjogosultságát a galaxisok fejlődésének vizsgálatában.
