iPon Hírek

Szupernehéz fekete lyukak − könnyen, gyorsan

Dátum | 2014. 08. 14.
Szerző | Jools
Csoport | EGYÉB

Jelenlegi ismereteink szerint minden galaxis központjában egy (vagy több) szupernehéz fekete lyuk foglal helyet. Amikor ezek az objektumok aktívvá válnak, vagyis anyagot nyelnek el, rendkívül erős rádióforrásokként, úgynevezett kvazárokként tűnnek fel távcsöveink látómezejében. Kvazárokról akkor beszélünk, ha pontosan fentről − vagy lentről − látunk rá a fekete lyukra, vagyis az abból kilövellő anyagsugár egyenesen a Föld felé mutat, az univerzum legfényesebb ismert objektumát hozva létre. Kvazárokat a legtávolabbi, tehát az univerzum legrégebbi állapotait mutató galaxisokban is észlelnek a kutatók, amikor a világegyetem jelenlegi korának mindössze 6 százalékát töltötte be. Ez azért problematikus, mert az anyag elnyelési sebessége, vagyis a fekete lyukak „táplálkozási” üteme nem lehet végtelen gyorsaságú. Ennek fényében viszont érthetetlen, hogyan nőhettek a fekete lyukak a világegyetem egymilliárd éves korára akkorára, hogy kvazárokként tűnjenek fel a teleszkópok előtt. Egy nemrégiben megjelent tanulmány szerzői érdekes elméletet vázolnak fel, amely megmagyarázhatja a képtelennek tűnő helyzetet. A fekete lyukak eseményhorizontja az a határfelület, amelyen túl már a fotonok sem képesek elszökni a központi objektum gravitációs erői elől, vagyis a fekete lyuk magát a fényt is elnyeli. Ezen a határon kívül a fekete lyuk felé hulló anyag akkréciós korongot képez, amelynek síkja merőleges a centrum forgási tengelyére.
A fekete lyuk maximális táplálkozási sebességét, gyarapodásának mértékét és a kibocsátott anyagsugarak legnagyobb intenzitását egyaránt az úgynevezett Eddington-határ szabja meg. A korongban keringő anyag több millió fokra hevül, és sugárnyomása idővel felülmúlja a gravitációs erőhatásokat is, megszakítva a fekete lyuk táplálkozását. Ha tehát túl sok az anyag a korongban, egy idő után egyre kevesebb fog belehullani a fekete lyukba, ennek nyomán viszont csökken a sugárnyomás, és a gravitáció ismét győzedelmeskedik, vagyis a fekete lyuk újra anyagot von magába. Az Eddington-határ alapján tehát megbecsülhető, hogy mennyi időre lenne szüksége egy fekete lyuknak ahhoz, hogy elérje a kvazárok energiaellátásának biztosításához szükséges szupernehéz állapotot. Ez pedig jelentősen több mint a legrégibb ismert kvazárok kora. A szakértők több különböző elmélettel is előálltak azzal kapcsolatban, hogyan lehetne az ismert folyamatoknál gyorsabban szupernehéz fekete lyukakat „gyártani”. Felmerült például annak lehetősége, hogy egy nagytömegű gázfelhő gravitációs összeomlása kreálhatta az első kvazárokat, vagy több nagyon nehéz csillag ütközése és összeolvadása nyomán jöttek létre ezek. A Yale és az izraeli Weizmann Intézet szakértői azonban úgy gondolják, hogy másról lehet szó. Véleményük szerint az Eddington-határ miatt fellépő korlátok „megkerülhetők”, ha nem jön létre akkréciós korong. Annak kiderítése érdekében, hogy ez egyáltalán előfordulhat-e, több szimulációt is készítettek arról, hogy mi történik akkor, ha nagymennyiségű hideg gáz áramlik be a galaxismagba, amely óriási csillagokat, és egy kisebb fekete lyukat tartalmaz.
A modellek alapján a fekete lyuk közelében a sugárnyomás alacsonyabb a vártnál, mivel kellően sűrű anyagfelhőt feltételezve az abban képződő fotonok egy része keletkezését követően rögtön el is nyelődik, majd újra kibocsátódik. Ezt többször is megteheti, a sorozatos elnyelődések folyamán azonban az anyag egy része áteshet az eseményhorizonton, magával vonva a fotonokat is, amelyek így nem lesznek képesek sugárnyomásukkal a gravitáció ellen hatni. A modellek tanúsága szerint, amennyiben nem jön létre akkréciós korong, nem kell az Eddington-határral számolni. Márpedig ha kellően nagytömegű csillagok találhatók a galaxismagban, azok saját gravitációja megakadályozhatja, hogy a korong létrejöjjön. Ilyen helyzetekben a fekete lyuk maga is ide-oda táncol a centrumon belül, amíg el nem éri azt tömeget, amely fölött helyzetét már nem befolyásolja jelentősebben, hogy a környékbeli csillagok éppen merre járnak. Akkréciós korong hiányában pedig a gáz egyszerűen, ahogy jön, rögtön bele is hullik a fekete lyukba, vagyis nincs ideje és lehetősége különösebben felhevülni, és nagyobb sugárnyomást kifejteni. Hasonló folyamatot feltételezve, a fekete lyuk nagyon gyorsan nagy tömegre tehet szert, bár akkorára nem nőhet, ami már elég egy kvazár működtetéséhez. A szakértők sem egészen tudják, hogy a végső lépések hogyan zajlanak, egy bizonyos tömeghatáron túl ugyanis olyan bonyolulttá válik a fekete lyuk és környező égitestek evolúciója, hogy azt a modellek már nem képesek megfelelően megjeleníteni. Az új elmélet arra viszont magyarázatot ad, hogyan indulhatott be a kvazárok keletkezése a korai univerzumban. Ami a részleteket vagy a pontos befejezést illeti, akadnak még tisztázni való dolgok, kezdetnek azonban nem rossz az új teória.
Új hozzászólás írásához előbb jelentkezz be!

Eddigi hozzászólások

7. Shinjiii
2014.08.14. 15:42
Nagyon kemény, nyers téma, nehezen értettem meg...
 
Válasz írásához előbb jelentkezz be!
6. arn
2014.08.14. 17:48
A korabeli vilag tersuruseget hogyan hataroztak meg? Pl nem lehetseges, hogy a nagyobb suruseg miatt nagyobbak voltak a letrejovo csillagok es az egesz folyamat gyorsabban zajlott le, vagy eleve tobb anyagot szipkazhattak be a feketelyukak, esetleg a mi vilagunkbol vizsgalva tunik gyorsnak a folyamat, ahol lezajlott, ott normal sebesseggel zajlott minden?
 
Válasz írásához előbb jelentkezz be!
5. bsunyibm
2014.08.14. 20:17
Vagy a világegyetem korát illetően tévedünk. Egyszerűen nem "látunk" el addig.
 
Válasz írásához előbb jelentkezz be!
4. arn
2014.08.14. 20:35
De alapvetoen ugy gondolom, hogy az ido a big bang ota nem konstans modon telik, ahogy tagul, ugy lassul az egesz.
 
Válasz írásához előbb jelentkezz be!
3. Asagrim arn
2014.08.14. 21:05
Fordítva.
 
Válasz írásához előbb jelentkezz be!
2. arn
2014.08.14. 21:27
marmint az ido lassul nem a tagulas sebessegere irtam. de benne elve konstansnak fogod erzekelni.
 
Válasz írásához előbb jelentkezz be!
1. Asagrim arn
2014.08.14. 21:40
Tudom hogy értetted, az idő gyorsul, nem pedig lassul, már csak abból kiindulva hogy az univerzum tágul, hogy gyorsulva tágul az már lényegtelen.
 
Válasz írásához előbb jelentkezz be!