iPon Cikkek

Két csillag tánca teheti próbára Einstein elméletét

Dátum | 2012. 10. 11.
Szerző | Jools
Csoport | EGYÉB

A csillagászok egy ideje már tisztában vannak azzal, hogy létezik egy csillag, amely nagyon közel kering a galaxisunk középpontjában található szupermasszív fekete lyukhoz. Nemrégiben azonban egy újabb ilyen égitestre bukkantak, amely ráadásul még egy fokkal közelebbi pályán kering. Andrea Ghez, az UCLA csillagászának elmondása szerint ezen két csillag rövid periódusú tangójának megfigyelése révén a kutatók pontosabb képet alkothatnak a téridő görbülésének hatásairól, és talán végre megtudhatják, hogy Einsteinnek tényleg igaza volt-e abban, hogy a fekete lyukak képesek ilyen görbületeket okozni.

Óriási dolog, hogy két olyan csillagot is sikerült felfedeznünk, amelyek egy emberöltőnél rövidebb idő alatt kerülik meg galaxisunk központi objektumát, mondja Ghez. Mozgásuk révén fény derülhet arra, hogyan alakul a téridő geometriája a fekete lyukak közelében. Ilyen mérést pedig lehetetlen lett volna egyetlen csillag mozgása alapján megejteni, teszi hozzá a kutató.

A Tejútrendszer középpontjában helyet foglaló szupermasszív fekete lyuk viszonylagos közelségében majdnem háromezer csillag található, ezek többségének keringési ideje azonban meghaladja a hatvan földi évet. A csillagászok 1995 óta vizsgálják az S0‒2 katalógusjelű csillagot, amely 16 év alatt ér körbe pályáján. (Az elnevezésben található S a Sagittarius, magyarul Nyilas csillagképre utal, mely konstelláció a galaxis központi területeit foglalja magába.) A különleges égitest kozmikus táncpartnere, az S0‒102 jelű csillag keringési ideje mindössze 11 és fél év, ezzel az égitest a legrövidebb periódusidejű ismert csillag galaxisunkban.

A fekete lyukak olyan égitestek, amelyek esetében a felszínre vonatkoztatott szökési sebesség meghaladja a fény sebességének értékét. Ilyen objektum akkor keletkezik, ha egy bizonyos véges tömeg egy gravitációs összeomlásként emlegetett folyamat során egy kritikus értéknél kisebb térrészbe tömörül össze. A fekete lyukakat körülvevő térrészben a gravitáció olyan erős, hogy onnan sem az anyag, sem a fény nem tud elszökni. Ennek a gömb alakú térrésznek a határfelületét nevezik eseményhorizontnak, sugarát pedig Schwarzschild-sugárnak.

Elsőként Jon Michell brit természetfilozófus vetette fel 1783-ban, hogy Newton gravitációs elméletét véve alapul elvileg létezhet olyan nagy tömegű és kis méretű csillag, amelynek felszínéről semmi sem tud elszakadni. Számításai szerint, ha egy ilyen égitest a Nap sűrűségével rendelkezik, akkor sugarának 486-szor, tömegének pedig 120 milliószor annyinak kellene lennie, mint a Nap hasonló mutatói.

Karl Schwarzschild német csillagászt tekinthetjük a fekete lyukak történetének következő meghatározó alakjának. A kutató már 1900-ban azt fejtegette egy tanulmányában, hogy a tér nem egy háromdimenziós doboz, hanem a gravitáció által torzított, görbült valami. Einstein 1905-ben nagyon hasonlóan fogalmazott ezzel kapcsolatban. Schwarzschild aztán 1916-ban megoldotta Einstein relativitáselméletét, és tisztán matematikai úton levezette, hogyan képzelhető el egy olyan égitest, amelynek közeléből a fény sem tud távozni. Neki köszönhetjük az eseményhorizont fogalmát is, bár ő maga nem hitt abban, hogy a valóságban létezhet ilyen égitest.

Fél évszázad telt el, mire a csillagászok komolyabban kezdtek foglalkozni Schwarzschild láthatatlan csillagaival. Maga a fekete lyuk elnevezés egy 1967-es konferencián John Archibald Wheeler szájából hangzott el először, bár saját bevallása szerint valaki más volt a név kiötlője. Wheeler és kutatótársai azonosították az első fekete lyukat is: 1971-ben igazolták, hogy a Cygnus X‒1 elnevezésű röntgenforrás egy olyan bináris rendszer, amelynek egyik komponense egy fekete lyuk, a másik tagja pedig egy nagytömegű, forró szuperóriás csillag.

1998-ban Andrea Ghez kutatócsoportja igazolta elsőként, hogy a Tejútrendszer középpontjában, nagyjából 26 ezer fényévnyire a Földtől egy 400 millió naptömegű fekete lyuk található, véget vetve téve ezzel a csillagász szakmát negyed évszázada megosztó vitának.

A Sagittarius A* jelű objektum, galaxisunk központi fekete lyukának helye
 

A fekete lyukakat tehát közvetlenül nem lehet észlelni, csak a körülöttük elhelyezkedő anyag vagy az égitestek rejtélyes viselkedése mutatja, hogy valaminek kell lennie az adott területen, magyarázza Ghez. Einstein általános relativitáselmélete azonban azt állítja, hogy ezeken a helyeken maga a tér és az idő is görbül, vagyis másként kezd viselkedni, mint ahogy megszoktuk.

Ezt az elméletet mindeddig még sohasem volt lehetőség egy tényleges fekete lyukon tesztelni, az újonnan felfedezett csillag azonban most esélyt ad erre, vélik a szakértők. A csillagpáros viselkedése révén olyan kérdésekre kaphatunk választ, mint például hogyan változik egy fekete lyuk mérete az idők folyamán, vagy éppen milyen szerepet tölt be egy szupermasszív fekete lyuk egy-egy galaxis életében. „Ez egyáltalán nem egy olyan környék, amely barátságosnak tűnhet a csillagok szemszögéből” ‒ mondja Ghez. „Meglepő módon azonban úgy tűnik, hogy a fekete lyukak talán közel sem olyan ellenségesek a hozzájuk közeli égitestekkel, mint ahogy azt korábban véltük.”

A kutatócsoport 17 éve figyeli a Tejútrendszer központi régióit a Hawaii-szigetek Mauna Kea vulkánjának tetején, 4194 méteres magasságban található Keck Obszervatórium távcsöveivel. A Keck I 1993 óta működik, és a jelenleg használatban lévő harmadik legnagyobb tükrös távcső. Átmérője tíz méter, és 36 darab hatszög alakú szegmensből áll, melyek mindegyike külön állítható. Ez a távcső volt a szegmentált technológia prototípusa.


A Keck II 1996-ban lett kész, és 2001 óta képes együttes működésre a két távcső. Közösen egy 85 méter bázistávolságú optikai interferométert alkotnak. Az ilyen rendszerek lényege, hogy a megfigyelt objektumról beérkező fénysugarak először az egyes teleszkópok tükreiről verődnek vissza, majd egy speciális eszközhöz irányítódnak, amely kompenzálja a különböző távcsövekből beérkezett fények időbeli eltéréseit, és egyetlen sugárrá kombinálja a azokat. Az eredményül kapott kép olyan minőségű lesz, mintha egyetlen gigantikus tükörrel rendelkező távcsövön keresztül történt volna a megfigyelés.

„Nagyon érdekes ezeket a csillagokat pályájuk teljes egésze során megfigyelni, ennek révén nemcsak a fekete lyuk léte bizonyítható minden kétséget kizáróan, de mozgásuk alapján eddig sosem tapasztalt környezetben tesztelhetők a legalapvetőbb fizikai jelenségek is” ‒ mondja a kutató. „Az elliptikus pálya pontos képe utal a fekete lyuk tömegére, és még precízebb mérések révén az is kiderül, hogy milyen eltérések mutatkoznak a tökéletes ellipszishez képet.”

Amikor legközelebb haladnak el a fekete lyuk mellett, a csillagok mozgását befolyásolja a téridő görbülete, és ez észlelhető lesz a megfigyelés során. Az S0‒102-nél 15-ször fényesebb S0‒2 2018-ban közelíti meg legjobban galaxisunk középpontját, így izgalmas évek várnak a szakértőkre. A csillag ekkor az előrejelzések szerint 400 ezer km/órás sebességre fog felgyorsulni. A csillagpályák alakjában jelentkező anomáliák mérése rendkívül precíz megfigyelést igényel. Ghez és kollégái 15 éve tökéletesítik módszereiket, és ez idő alatt elképesztő mértékű előrehaladást tettek annak érdekében, hogy hat év múlva minden mérhető adatot rögzíteni tudjanak.

Az S0‒102 és az S0‒2 ugyanúgy elliptikus pályán kering a galaxis központi fekete lyuka körül, ahogy a bolygók a Nap körül. Háromszáz évvel ezelőtt a bolygók mozgása jelentette Newton gravitációs elméletének végső próbáját, a két csillag mozgása pedig Einstein általános relativitáselméletének legkomolyabb tesztje lehet, mondja Ghez. 



 

Új hozzászólás írásához előbb jelentkezz be!

Eddigi hozzászólások

18. Steadywarp
2012.10.11. 08:10
Nem is értem ezt az egészet ha egy igazi fekete lyukat akarnak vizsgálni miért nem néznek bele a 2013 magyar költségvetésbe...
 
Válasz írásához előbb jelentkezz be!
17. zorrd023
2012.10.11. 09:16
Azért ha normális lenne az adórendszer és reális. Nem pedig mindent 80x megadóztatni akkor nem lenne olyan szar a helyzet főleg ha mindenki fizetné az értelmes adót. De nem itt az a menő hogy akik nem tehetősek azok szívnak az adók miatt. Aki gazdag leszarja és kikerüli a rendszert. De a témád nagyon nem ide vág.
 
Válasz írásához előbb jelentkezz be!
16. stranger
2012.10.11. 11:32
Remek cikk. Kíváncsi vagyok.

/Nehogy ebből is politikát csináljatok már./
 
Válasz írásához előbb jelentkezz be!
15. Balucsek
2012.10.11. 12:15
És honnan tudják, hogy a tér idő görbült vagy csak a hatalmas tömegvonzás áldozatául váló fény lassult le/térült el annyival, hogy úgy tűnjön az idő állt meg/gyorsult fel?
 
Válasz írásához előbb jelentkezz be!
14. exterminat...
2012.10.11. 13:04
A téridő görbületének ez a következménye amit leírsz. Szóval onnan....
 
Válasz írásához előbb jelentkezz be!
13. mikej95
2012.10.11. 15:35
Ennek még gyakorlati haszna is lehet, hiszen papíron már lehet készíteni tér-idő hajtóművet.
Steadywarp: Le vagy maradva, erre már rég fény derült, más volt a probléma forrása.
 
Válasz írásához előbb jelentkezz be!
12. Norrbi
2012.10.11. 16:45
Mi vaan? )
 
Válasz írásához előbb jelentkezz be!
11. nyerek01
2012.10.11. 19:26
Már többször írták ilyen témájú cikkeknél, hogy örülnek neki hogy nem csak informatika jellegű írások vannak. Én is csatlakozom, jó hogy írsz különböző természettudományos cikkeket. A lényeg hogy minőségű legyen.

#4 Balucsek.
A fény nem lassul le, ezt illik tudni. (homogén közeg, ŰR!) Maxwell-egyenletekből szépen kijön. A térhullámokat valószínűleg megfogják találni az évtized vége előtt, tehát bizonyítást nyernek.
 
Válasz írásához előbb jelentkezz be!
10. CyberPunk6...
2012.10.11. 19:28
erről szívesen olvasnék részletesebben és többet. Szóval jools, ne fogd vissza magad...
 
Válasz írásához előbb jelentkezz be!
9. Szaszyka
2012.10.11. 19:42
Engem igazándiból az érdekelne, hogy ha egy fekete lyuk körül meghajlik a tér, és az idő(na jó, görbül), akkor ha mondjuk belépek a hipertérbe, és "áthajtok" egy fekete lyukon, vagy mondjuk egy csillagkapu-szerű féreglyukkal átmegyek egy fekete-lyukon, na szóval akkor elnyel engem is, vagy van esélyem túlélni? Vagy mi van akkor?
Na ez érdekelne...
 
Válasz írásához előbb jelentkezz be!
8. zorrd023
2012.10.11. 19:46
Hát az a veszély szerintem nem fenyeget hogy csillagkapun mész át Hacsak nem munkatársaid az SG-1 csapat Ha meg igen akkor tudhatnád hogy az Oraj is fekete lyukat használnak hogy bármeddig nyitva tarthassák a kaput
 
Válasz írásához előbb jelentkezz be!
7. Szaszyka
2012.10.11. 20:26
A kérdésem poénosan lett megfogalmazva ugyan, de komolyan kérdeztem. Ha vlaamiféle féreglyuk halad át egy fekete-lyukon, valamilyen módon, vagy egy hipertérben haladó tárgynak "valahogy" egy fekete lyuk kerülne az "útjába", akkor vajon mi történne? A hipertérben is görbületet okozhat, vagy csak a "normál" térben?
 
Válasz írásához előbb jelentkezz be!
6. babem
2012.10.11. 20:31
Meg hát azért előbb el kéne hozni a zpm-et a déli sarki széktől mert a csillagkapu sokat eszik ám
 
Válasz írásához előbb jelentkezz be!
5. zorrd023
2012.10.11. 20:43
Az a zpm elégé le van merülve. De komolyra fordítva a szót. Nem valószínű hogy erre tudnák a választ. A fekete lyukak sem biztos hogy lyukak ahogy gondolják. Lehet hogy egy nagyon nagy gravitációjú rendkívül nagy sűrűségű anyag("bolygó/anyag tömeg" mely gravitációs mezője akkora erővel bír hogy a fény nem tud belőle kiszakadni. És a gravitációja a begyűjtött anyagokkal amit a gravitációs vonzása begyűjt egyre nagyobb és nagyobb lesz. Míg a tömege egyre nagyobb méreteket ölt a mérete nem változik látványosan egyrészt konkrétan megfigyelni nem lehet csak az elvesző fényből lehet következtetni a helyükre másrészt a sűrűsége miatt rendkívül sok anyag tömörül rendkívül kicsi helyen. Pl egy Földi sivatagok összes homokja akkora gravitáción akár egy kisebb pohár űrtartalmával megegyező helyen is elfér vagy akár kisebben.
 
Válasz írásához előbb jelentkezz be!
4. Szaszyka
2012.10.11. 21:44
A fekete lyukak nem lyukak, hanem neutroncsillagok, amik magukba roskadtak, állítólag(lusta vagyok utánaolvasni). De valahol azt is olvastam, hogy elvileg egy adott méret után a fekete lyukak kilökik magukból az "északi", és "déli" pólusukon az általuk elnyelt anyagot, de aztán lehet, hogy eze ka kvazárok. Mindegy is, ez azért érdekelne, hogy valójában miként, és milyen "formában" hajlítják a teret, és az időt maguk körül, és mi is történik arrafelé valójában. De majd ha "isten" leszek, nem lesz testem, megnézem közelebbről is
 
Válasz írásához előbb jelentkezz be!
3. nyerek01
2012.10.12. 11:14
A fekete lyuk is egy objektum a térben, ilyen értelemben semmi különös. Az (energia egyik formája) anyag megfelelően kis térrészen kialakult formája. Annyit érdemes megjegyezni hogy információ nem vészel a fekete lyukban sem, ami oda bekerül nem vész el! (információ-elmélet)
 
Válasz írásához előbb jelentkezz be!
2. szabot0412
2012.10.13. 18:50
@Szaszyka:

Úgy tudom, hogy nem mérettől függ, hogy kvazár lesz e, hanem a beáramló anyag mennyiségétől. Azt hiszem egy műsorban ezt úgy magyarázták mintha a kutya vizes tálját egy tűzoltóslaggal próbálnánk megtölteni. Az víz nagy része kifröcsköl a tálból mivel túl sok anyag akar behaladni egy elég kicsi "bejáraton". Így a fekete lyukak is kilövellik az anyag egy részét, mert nem képesek olyan sebességgel elnyelni mint ahogy érkezik az anyag.
 
Válasz írásához előbb jelentkezz be!
1. SuhiTomi
2012.10.15. 15:19
Szaszyka, te a felemelkedésre gondoltál, ugye?
Amúgy, ha átmegy egy féregjárat a fekete lyukon, akkor egy másik csillagkapuhoz vezet asszem, vagy visszamegy az időben? Már nem emlékszem pontosan. A chayennemountain.com-on biztos megvan a jelentésekben
 
Válasz írásához előbb jelentkezz be!