Kiderült, hogyan viselkedik az anyag a fekete lyukak körül

Egy japán-svéd nemzetközi közreműködés keretében kutatók azt igyekeztek tisztázni, hogy a Cygnus X-1 kettős rendszer fekete lyuka közelében az erős gravitáció hatására hogyan változik meg az anyag formája. A tanulmányukban megjelenő eredmények pontosabb képet adnak arról, hogy milyen hatásai vannak az erős gravitációnak, és a fekete lyukak és a galaxisok fejlődéséről szerzett ismereteinket is kiegészíthetik.

A Hattyú csillagkép (Cygnus) közepén egy csillag kering a világegyetemünkben elsőként felfedezett fekete lyuk körül. A két égitest együtt alkotja a Cygnus X-1 bináris rendszert. Ez a fekete lyuk az égbolt egyik legfényesebb röntgensugár-forrása is, azonban eddig tisztázatlan volt, hogy milyen formájú anyagokból eredeztethető ez a sugárzás. Ennek a kérdésnek a megválaszolásához a kutatócsapat egy új technikát; a röntgen-polarimetriát vetette be.

Azonban a fekete lyukról nem könnyű feladat képet készíteni – már csak azért sem, mivel a fény nem képes elhagyni a fekete lyuk erős gravitációs mezejét. Ezért ahelyett, hogy közvetlenül  a fekete lyukat vizsgálnák, egy hozzá közeli fényforrást vizsgáltak meg; mégpedig a rendszer másik tagját, a fekete lyuk közelében keringő csillagot.

Az általunk észlelt fény – mint például a Nap fénye – több irányban is rezeg. A polarizáció hatására a megszűrt fény már csak egy irányban rezeg tovább. Ezt a jelenséget például a polarizált lencséknél is felhasználják, melyek a visszaverődő fény megszűrésével javítják a látási viszonyokat.

“Hasonló a helyzet a fekete lyuk körüli kemény röntgensugarakkal,” magyarázta Hiromicu Takahasi, a tanulmány társszerzője a Hirosima Egyetemtől. “Azonban a fekete lyuk közvetlen közeléből érkező kemény röntgensugarak és a gamma sugarak áthatolnak ezen a szűrőn.”

Emiatt egy különleges eljárásra van szükség ahhoz, hogy ezt a szétszóródó sugárzást megfelelően irányítsák és megmérjék.

A csapatnak azt kellett kiderítenie, hogy a sugárzás honnan érkezik és hol szóródik szét. Ahhoz, hogy mindkét mérést elvégezzék a kutatók PoGO+ ballonnal egy röntgen polarimétert engedtek a magasba. Az összegyűjtött adatok segítségével a csapat meg tudta állapítani, hogy a kemény röntgensugarak mekkora része verődött vissza az akkréciós korongról és hogy milyen alakja van az anyagnak a fekete lyuk körül.

Két egymással vetélkedő modell létezik az anyag viselkedésének leírására a Cygnus X-1-hez hasonló rendszerekben. Az egyik modell szerint a fekete lyukak koronája kompakt és közeli kapcsolatban áll velük, amíg a fotonok az akkréciós korong irányába térülnek el, ami miatt több fény verődik vissza róluk. A másik modell szerint a korona nagyobb és teljesen szétterül a fekete lyuk körül, és ebben az esetben az akkréciós korong által visszavert fény is gyengébb.

Mivel a fény nem hajlott el nagy mértékben a fekete lyuk erős gravitációjának hatására, a kutatók arra jutottak, hogy valószínűleg a második modell írja le hitelesebben a fekete lyukat körülvevő anyagot.

Ennek az ismeretében a csapat képes lehet a fekete lyukak további jellemzőinek a megállapítására is. Az egyik példa lehet erre a fekete lyukak forgása, aminek a hatása képes lehet befolyásolni a fekete lyuk körülötti téridőt. A forgás vizsgálata ezen felül a fekete lyuk kialakulásáról is támpontot adhat arra nézve, hogy az univerzum keletkezése óta folyamatosan lassul, vagy épp ellenkezőleg, épp hogy gyorsul, egyre több anyagot elnyelve.

“A Hattyú csillagkép fekete lyuka csak egy a sok közül,” jegyezte meg Takahasi.

A kutatók ezért a jövőben több fekete lyukat is meg szeretnének majd vizsgálni a röntgen-polarimetria módszerével, kiemelt figyelmet fordítva a galaxisok közepén és az azokhoz közel lévő fekete lyukakra. A remények szerint mindezzel még többet tudhatunk meg a fekete lyukak, és azok által a galaxisok fejlődéséről is.

Forrás: nature.com

Szerkesztő: arsratio

Oszd meg

Hozzászólás küldése

Az email címet nem tesszük közzé. A kötelező mezőket * karakterrel jelöljük.