A csillagászok eddig úgy vélték, sok aktív galaxismag, vagyis szupermasszív fekete lyuk lehet a Nagy Medve csillagképnél. Az eredmény a Tejútrendszerrel kapcsolatban is új kérdéseket vet fel.
A Kansasi Egyetem csillagászaiaz arXiv preprint szerveren közölt tanulmányukban azt írják, az univerzum korai időszakában – amikor nagyjából 4-6 milliárd éves lehetett – jóval kevesebb szupermasszív fekete lyuk volt, mint amire a tudományos elméletek alapján számítani lehetett.
Az Interesting Engineering szerint a tudósok a Nagy Medve csillagkép egy ismert régióját, az Extended Groth Stripet tanulmányozták. Itt korábbi becslések szerint 50 ezer galaxis található. A mostani volt az első alkalom, hogy egy olyan erős eszközzel vették górcső alá, mint a JWST.
A készülék műszerei segítségével sikerült belesni a porfelhők mögé, ahol a galaxisok közepén ősi galaxismag rejtőzik. Ez egyfajta szupermasszív fekete lyuk, ami felforrósítja a körülötte lévő gázokat, majd elnyeli azokat, miközben hatalmas mennyiségű sugárzást bocsát ki. Emiatt a megfelelő műszerekkel nézve a fénye még az adott galaxis összes csillagának fényén is túltesz.
A 2022 júniusa és decembere között végzett megfigyelés célja az volt, hogy leírják, hogyan néztek ki a galaxisok a világegyetem azon időszakában, amikor a legaktívabb volt a csillagkeletkezés. Allison Kirkpatrick, az egyetem tudósa, a kutatás vezetője szerint ehhez nagyjából 7–10 milliárd évvel kellett visszanézni a múltba.
Mivel a szükségesnél jóval messzebbre nézett el a JWST, a kutatók arra számítottak, hogy sok új aktív galaxismagot lehet majd találni a régióban. Ehelyett viszont csak néhány olyanra bukkantak, amit korábban nem ismertek.
A vizsgálat alapján úgy tűnik, hogy a korai univerzum stabilabb volt, mint azt eddig gondolták. Kirkpatrick szerint az eredmények azt sugallják, hogy ezek a fekete lyukak talán nem is nőnek olyan gyorsan, mint azt eddig sejteni vélték, korlátozott mennyiségű anyagot nyelnek el, és talán nem is voltak olyan nagy hatással az univerzum evolúciójára.
A jelenlegi felfogás szerint a galaxisokra csak a magban található szupermasszív fekete lyukak vannak hatással, a kisebbek nem. Kirkpatrick szerint azonban ezt a nézetet az eredmények ismeretében újra kell gondolni.
Az eredmények új megvilágításba helyezhetik a Tejútrendszer fejlődését is. Felmerül például a kérdés, hogy volt-e valaha aktív a Sagittarius A* – a Tejútrendszer közepén lévő szupermasszív fekete lyuk –, vagy mindig olyan lassan nyelte el az anyagot, mint most.
A kutatás a későbbiekben segíthet megmérni a fekete lyukak tömegét, valamint fényt deríthet a növekedésük ütemére is.
[type] => post
[excerpt] => A csillagászok eddig úgy vélték, sok aktív galaxismag, vagyis szupermasszív fekete lyuk lehet a Nagy Medve csillagképnél. Az eredmény a Tejútrendszerrel kapcsolatban is új kérdéseket vet fel.
[autID] => 12
[date] => Array
(
[created] => 1693779540
[modified] => 1693772606
)
[title] => Fény derült a fekete lyukak titkára, 10 000 000 000 évre kellett visszanézni az időben
[url] => https://life.karpat.in.ua/?p=160282&lang=hu
[status] => publish
[translations] => Array
(
[hu] => 160282
)
[aut] => totinviktoria
[lang] => hu
[image_id] => 160283
[image] => Array
(
[id] => 160283
[original] => https://life.karpat.in.ua/wp-content/uploads/2023/09/photo-2023-09-03-20-15-52.jpg
[original_lng] => 30062
[original_w] => 560
[original_h] => 315
[sizes] => Array
(
[thumbnail] => Array
(
[url] => https://life.karpat.in.ua/wp-content/uploads/2023/09/photo-2023-09-03-20-15-52-150x150.jpg
[width] => 150
[height] => 150
)
[medium] => Array
(
[url] => https://life.karpat.in.ua/wp-content/uploads/2023/09/photo-2023-09-03-20-15-52-300x169.jpg
[width] => 300
[height] => 169
)
[medium_large] => Array
(
[url] => https://life.karpat.in.ua/wp-content/uploads/2023/09/photo-2023-09-03-20-15-52.jpg
[width] => 560
[height] => 315
)
[large] => Array
(
[url] => https://life.karpat.in.ua/wp-content/uploads/2023/09/photo-2023-09-03-20-15-52.jpg
[width] => 560
[height] => 315
)
[1536x1536] => Array
(
[url] => https://life.karpat.in.ua/wp-content/uploads/2023/09/photo-2023-09-03-20-15-52.jpg
[width] => 560
[height] => 315
)
[2048x2048] => Array
(
[url] => https://life.karpat.in.ua/wp-content/uploads/2023/09/photo-2023-09-03-20-15-52.jpg
[width] => 560
[height] => 315
)
[full] => Array
(
[url] => https://life.karpat.in.ua/wp-content/uploads/2023/09/photo-2023-09-03-20-15-52.jpg
[width] => 560
[height] => 315
)
)
)
[video] =>
[comments_count] => 0
[domain] => Array
(
[hid] => life
[color] => red
[title] => Життя
)
[_edit_lock] => 1693761807:12
[_thumbnail_id] => 160283
[_edit_last] => 12
[views_count] => 1342
[_oembed_d0f843457e8a3f6e451bf78b0e6c75fb] =>
[_oembed_time_d0f843457e8a3f6e451bf78b0e6c75fb] => 1693761809
[labels] => Array
(
)
[categories] => Array
(
[0] => 41
[1] => 49
[2] => 598
[3] => 39
)
[categories_name] => Array
(
[0] => Cikkek
[1] => Hírek
[2] => Tudomány
[3] => Világ
)
[tags] => Array
(
[0] => 10612
)
[tags_name] => Array
(
[0] => fekete lyuk
)
)
[1] => Array
(
[id] => 142193
[content] =>
A brit Durham Egyetem fizika tanszékének kutatócsoportja felfedezte az univerzum valaha azonosított egyik legnagyobb fekete lyukát – számol be erről az EurekAlert oldalán. A kutatást vezető James Nightingale szerint a felfedezett fekete lyuk tömege 30 milliárdszor nagyobb, mint a Napé.
A felfedezést a gravitációs lencsehatás és a fény útjának számítógépes szimulációja tette lehetővé, ez az első fekete lyuk, amit ezzel a technikával azonosítottak. A gravitációs lencsézésben a lencse maga a Földtől akár több százmillió fényévre található galaxis, aminek a középpontjában van egy fekete lyuk, ami torzítja és felnagyítja a fényt. A kutatók egy szuperszámítógéppel modellezték a fény útját. Minden szimulációban különböző tömegű fekete lyukat használtak. Amikor egy ultranehéz fekete lyukat állítottak be lencseként, akkor azt kapták, hogy a fény Földhöz vezető útja épp úgy változott meg általa, mint ahogy a Hubble űrtávcsővel készített valódi képeken is látszott.
A felfedezésről a kutatók egy videót is közzétettek:
Nightingale szerint a jövőben ez a módszer lehetővé teszi távoli univerzumokban található, akár inaktív fekete lyukak tanulmányozását is.
[type] => post
[excerpt] => A brit Durham Egyetem fizika tanszékének kutatócsoportja felfedezte az univerzum valaha azonosított egyik legnagyobb fekete lyukát – számol be erről az EurekAlert oldalán. A kutatást vezető James Nightingale szerint a felfedezett fekete lyuk tömeg...
[autID] => 4
[date] => Array
(
[created] => 1680214620
[modified] => 1680186331
)
[title] => Felfedezték az egyik legnagyobb ismert fekete lyukat
[url] => https://life.karpat.in.ua/?p=142193&lang=hu
[status] => publish
[translations] => Array
(
[hu] => 142193
[uk] => 142381
)
[aut] => avecsorinszka
[lang] => hu
[image_id] => 142194
[image] => Array
(
[id] => 142194
[original] => https://life.karpat.in.ua/wp-content/uploads/2023/03/skynews-black-hole-science-5323285-e1617190721392.jpg
[original_lng] => 43447
[original_w] => 1024
[original_h] => 540
[sizes] => Array
(
[thumbnail] => Array
(
[url] => https://life.karpat.in.ua/wp-content/uploads/2023/03/skynews-black-hole-science-5323285-e1617190721392-150x150.jpg
[width] => 150
[height] => 150
)
[medium] => Array
(
[url] => https://life.karpat.in.ua/wp-content/uploads/2023/03/skynews-black-hole-science-5323285-e1617190721392-300x158.jpg
[width] => 300
[height] => 158
)
[medium_large] => Array
(
[url] => https://life.karpat.in.ua/wp-content/uploads/2023/03/skynews-black-hole-science-5323285-e1617190721392-768x405.jpg
[width] => 768
[height] => 405
)
[large] => Array
(
[url] => https://life.karpat.in.ua/wp-content/uploads/2023/03/skynews-black-hole-science-5323285-e1617190721392.jpg
[width] => 1024
[height] => 540
)
[1536x1536] => Array
(
[url] => https://life.karpat.in.ua/wp-content/uploads/2023/03/skynews-black-hole-science-5323285-e1617190721392.jpg
[width] => 1024
[height] => 540
)
[2048x2048] => Array
(
[url] => https://life.karpat.in.ua/wp-content/uploads/2023/03/skynews-black-hole-science-5323285-e1617190721392.jpg
[width] => 1024
[height] => 540
)
[full] => Array
(
[url] => https://life.karpat.in.ua/wp-content/uploads/2023/03/skynews-black-hole-science-5323285-e1617190721392.jpg
[width] => 1024
[height] => 540
)
)
)
[video] =>
[comments_count] => 0
[domain] => Array
(
[hid] => life
[color] => red
[title] => Життя
)
[_edit_lock] => 1680290071:8
[_oembed_d0f843457e8a3f6e451bf78b0e6c75fb] =>
[_oembed_time_d0f843457e8a3f6e451bf78b0e6c75fb] => 1680175411
[_thumbnail_id] => 142194
[_edit_last] => 4
[translation_required] => 1
[views_count] => 1447
[translation_required_done] => 1
[_oembed_800e2efb2894417e9527ecec24959b7a] =>
Scientists have discovered a new island off the coast of Greenland, which they say is the world’s northernmost point of land and was revealed by shifting pack ice https://t.co/WcxRv89eS0
I feel a bit for Oodaaq, now the former most northerly point of land on Earth... pic.twitter.com/qoIDiWa3C1
A Sussex Egyetem fizikusai fontos lépést tettek a fekete lyukak kutatásában. Kvantumgravitációs korrekciókat számoltak a fekete lyukak entrópiájához, amikor érdekes jelenségre bukkantak. Az 1970-es évek óta a fizikusok próbálnak elméleteket kidolgozni a kvantumgravitációra és alkalmazni ezeket az eseményhorizont fizikájára. A legutóbbi kísérlet Xavier Calmet. és Folkert Kuipers párosnak szeptember 9-én a Physical Review D. magazinban publikált tanulmánya.
Amikor a tudósok először megerősítették a fekete lyukak létezését az 1970-es években, azt gondolták, hogy nagyon egyszerű, inert testek. Aztán Hawking felfedezte, hogy a fekete lyukak nem éppen feketék és valójában hőt bocsátanak ki. És most egy fizikus pár rájött, hogy a fekete lyukak nyomást gyakorolnak környezetükre.
Xavier Calmet az angliai Sussex Egyetem fizika professzora és diákja Folkert Kuipers fekete lyukak eseményhorizontja közelében lévő kvantumhatásokat vizsgálta, valamit, amit irtózatosan nehéz rögzíteni, mikor észrevették, hogy egy furcsa matematikai kifejezés bukkant fel az egyenleteikben. A kifejezés először teljesen zavarba ejtette őket – nem tudták, mit jelent vagy hogy magyarázzák.
Hogy megbirkózzanak vele, az effektív térelméletet használták, és hónapok múlva rájöttek, ez a fekete lyuk által produkált nyomás egy kifejezése volt.
Korábban senki sem tudta, hogy ez lehetséges, és ez megváltoztatja a tudósok fekete lyukakról való gondolkodásmódját. és viszonyukat az univerzum többi részéhez.
A nyomás szinte abszurd kicsi, mint 1054 – szer kisebb, mint a standard légnyomás a Földön. De ott van. Azt is találták, hogy a nyomás lehet pozitív és negatív is, fekete lyuk közelében lévő kvantum részecskék különleges keverékétől függően. Eredményeik kiterjednek a fekete lyuk fogalmára, mint olyan termodinamikai entitások, aminek nem csak hőmérséklete és entrópiája van, hanem nyomása is.
Az 1970-es években Stephen Hawking volt az egyik első fizikus, aki alkalmazta a kvantumfizikát, hogy megpróbálja megérteni, mi történik az eseményhorizontnál. E munkát megelőzően mindenki csak feltételezte, hogy a fekete lyukak egyszerű objektumok. Az általános relativitáselmélet szerint, mely először sugallta, hogy a fekete lyukak létezhetnek, nincs semmi figyelemreméltó az eseményhorizont körül. Hawking mindent megváltoztatott. Rájött, hogy a kvantumhab – részecskék sokasága, melyek ki-be ugrálnak a létezésben a téridő vákuumában – hatással lehet az eseményhorizont leegyszerűsített nézetére. Időnként részecskepárok jelennek meg spontán a téridő üres vákuumából, aztán egy energiavillanásban annihilálják egymást, visszatérvén a vákuumba eredeti állapotukhoz. De amikor ez egy fekete lyukhoz túl közel történik, a pár egyik tagja csapdába eshet az eseményhorizont mögött és a másik megmenekül. A fekete lyuk benyújtja az energia számlát a megmenekült részecskének, így annak tömeget kell veszítenie. Ez a folyamat a Hawking sugárzás és ezeken keresztül fedezték fel, hogy a fekete lyukak nem teljesen, 100%-osan feketék. Kicsit ragyognak. Ez a ragyogás az úgynevezett feketetest sugárzás, azt jelenti, hogy van hőjük és entrópiájuk és az összes többi kifejezés amit rendszeresen alkalmazunk a sokkal több szokványos objektumokra mint a hűtőszekrény és autómotorok.
Hawking arra fókuszált, hogy a kvantummechanika milyen hatással van egy fekete lyuk környékére. A kvantummechanika nem tartalmazza a gravitációs erőt, és az eseményhorizontok közelében történő események teljes leírásának tartalmaznia kell a kvantumgravitációt, vagy azt, hogy milyen erős gravitáció működik az icipici skálákon.
„Bár a fekete lyuk által kifejtett nyomás, amit tanulmányoztunk kicsi, a tény hogy jelen van több új lehetőséget nyit fel, átfogván az asztrofizika, részecskefizika és kvantumfizika tudományát” – mondja Xavier Calmet.
„Hawking intuíciója fordulópont volt, hogy a fekete lyukak nem feketék, hanem sugárzási spektrumuk van, ami nagyon hasonló a fekete testekéhez/testekhez, a fekete lyukakat ideális laboratóriummá tette kvantumdinamika és a kvantummechanika, gravitáció ás termodinamika közti kölcsönhatások vizsgálatához” – mondta Calmet.
A teljes kvantumgravitáció teória hiányában a duó az effektív térelmélet megközelítő technikát használta. Ez a teória azt feltételezi, hogy kvantum szinten a gravitáció gyenge – egy feltételezés, ami lehetővé teszi a számításokkal haladjanak anélkül, hogy minden szétesne, amikor a gravitációt a kvantumrendszerben extra erősnek modellezik. Bár ezek a számítások nem fogják feltárni az eseményhorizont teljes képét, bepillantást nyújthatnak a fekete lyuk körül és a fekete lyukba.
Ha a fekete lyukat csak az általános relativitáselméleten belül nézzük, megmutatható, hogy szingularitás van a közepükben, ahol az általunk ismert fizikai örvények összeomlanak. Remélhetőleg, amikor a kvantum térelméletet és az általános relativitáselméletet egyesítjük képesek lehetünk a fekete lyukak egy új leírását felfedezni – mondta Calmet.
Mivel a munkájuk csak a gyenge kvantumgravitációt modellezte és negligálta az erős gravitációt, nem tudja megmagyarázni teljesen a fekete lyuk viselkedését, de fontos lépés.
Egy nemzetközi kutatócsoport távoli kozmikus gázfelhőből érkező rejtélyes „szívverést” észlelt, amely úgy tűnik, hogy szoros kapcsolatban áll egy szomszédos fekete lyukkal. A kutatási eredményeket Jian Li és Diego F. Torres professzor publikálta a Nature Astronomy magazinban – közli az Origo.
Titokzatos jeleket fogott a Fermi-űrteleszkóp
A nyári égbolt egyik ismert csillagépében az Aquila, vagyis a Sas konstellációban elhelyezkedő gázfelhő az elvégzett megfigyelések szerint, titokzatos módon a szomszédos fekete lyuk ritmusával pulzál, azt sugallván, hogy ezek az egymástól annyira különböző objektumok valamilyen módon kapcsolatban állnak egymással, a németországi Desy Kutató Központ tudóscsoportjának beszámolója szerint.
Scutum, Aquila, Capricornus
Az még megfejtetlen rejtély, hogy a fekete lyuk hogyan hajtja a gázfelhő gammasugár „szívverését”. A kutatócsoport a NASA Fermi-űrteleszkópjának több mint 10 évet átfogó adatait analizálta, vizsgálandó a tőlünk mintegy 100 fényévre, a Tejútrendszerben elhelyezkedő SS 433-ként katalogizált objektumot, amely egy nagyjából 30 naptömegű óriáscsillagból, valamint egy körülbelül 10-20 naptömegű fekete lyukból áll, amelyek mindössze 13 napos periódussal keringenek egymás körül, miközben a fekete lyuk anyagot szív el az óriáscsillagtól.
Ehhez hasonló helyzet a kvazároknak nevezett aktív galaxisokból ismert, amelyeknek a magjában milliónyi naptömegű fekete lyukak találhatók; ezek hatása pedig több tízezer fényévnyire is kiterjed a kozmoszban.
Gammasugarak érkeznek az eseményhorizont kapujából
Szokatlan módon úgy tűnik, hogy a galaxisunkon belüli SS 433 a kvazároknak a „miniatűr”verziója, vagyis egy mikrokvazár. A mikro, vagy kiskvazár az egyik legaktívabb objektum az univerzumban, amely egy, a szomszédos csillagait felfaló, és e folyamat közben rendkívüli mennyiségű fényt kibocsátó nagy fekete lyukat tartalmaz.
De vajon hogyan lehetséges, hogy elektromágneses sugárzás érkezzen a mindent elnyelő fekete lyuk környékéről? Miközben a két kozmikus objektum, a nagy tömegű csillag és a fekete lyuk egymás körül kering, a fekete lyuk anyagokat szív el az óriáscsillagtól, egy akkréciós korongot hozva létre maga körül.
A fekete lyuk irtózatos erejű gravitációja által elszívott anyag az akkréciós lemezben halmozódik fel, mielőtt a fekete lyukba esne. Olyan ez, mint amikor a fürdőkád lefolyója felett örvénylik a víz.
Az anyag egy része azonban nem tűnik el az eseményhorizont mögött, vagyis nem esik bele a fekete lyukba, hanem kettő keskeny anyagáramlás formájában nagy sebességgel „kilő” a forgó akkréciós lemezből, méghozzá ellentétes irányokban.
Ez jetszerű anyagáramlás nagy sebességű részecskékből és ultraerős mágneses mezőkből áll. E nagy sebességű részecskék és ultraerős mágneses mezők röntgen valamint gamma sugarakat bocsátanak ki, amelyeket a Fermi Űrteleszkóp érzékelt.
Ismét észlelték egy nagytömegű fekete lyuk „szívverését”, miután a gigantikus méretű objektum éveken át a Nap takarásában volt.
Anyagot magába nyelő fekete lyuk művészi illusztrációja Forrás: Wikimedia Commons/ESA – European Homepage for the NASA/ESA Hubble Space Telescope
Óránként sugározza a röntgenjeleket
Egy mintegy 600 millió fényévnyi távolságra lévő galaxis közepén található szupernagytömegű fekete lyuk nagyjából óránként bocsát ki röntgenjeleket. A még nem teljesen megértett jelenséget először 2007-ben észlelték, 2011 óta azonban kitakarta a Nap.
A Monthly Notices of the Royal Astronomical Society című brit tudományos lapban számolt be Csecsuan Csin, a Kínai Tudományos Akadémia kutatója és csapata a „szívdobbanások” újbóli felfedezéséről, amelyet az XMM-Newton európai röntgenműhold segítségével tettek 2018-ban.
Ez a szívverés bámulatos. Bizonyítja, hogy a szupernagytömegű fekete lyukak jelei nagyon erőteljesek és kitartóak lehetnek” – idézi Csint az együttműködésben résztvevő Durhami Egyetem közleménye.
Hullámszerűen zuhanhat az anyag a fekete lyukba
A fekete lyuk az RE J1034 396 katalógusszámú galaxishoz tartozik, melyet egy úgynevezett akkréciós korong vesz körül. Ezen gyűlik össze az anyag, mielőtt örökre eltűnik a fekete lyukban. A fekete lyukba belezuhanó anyag olyan erősen felhevül, hogy röntgentartományban fényesen világít.
Óránkénti periódussal bocsátja ki a röntgensugarakat Forrás: Chinese Academy of Sciences and NASA / Goddard Space Flight Center Conceptual Image Lab.
A szívdobbanásszerű jelek keletkezéséről szóló fő elmélet szerint az akkréciós korong belső területei kitágulnak és összehúzódnak, így az anyag hullámszerűen zuhan a fekete lyukba.
Az egyes „dobbanások” között eltelő idő jelezheti, mennyi és milyen szerkezetű anyag található a fekete lyuk közvetlen közelében.
Ismét fogták a titokzatos jeleket
Az RE J1034 396 galaxis 2011 óta túl közel tartózkodott a Naphoz ahhoz, hogy a röntgenműholddal megfigyelhessék, mivel a műhold érzékeny műszereinek állandóan a Nappal ellentétes irányba kellett nézniük.
Az XMM-Newton röntgenteleszkóp művészi ábrája Forrás: ESA
Az XMM-Newton csak 70 fok és 110 fok közötti szögtartományból figyelheti meg a Napot. Ami ettől északra vagy délre van, az nem elérhető a műhold számára.
A fekete lyuk ennek következtében csak 2018-ban került ismét megfigyelhető területre.
Addig nem volt világos, vajon még mindig létezik-e a „szívdobbanás”, ez az általában rövid életű jelenség. Ismételt felfedezése alkalmat nyújt arra, hogy pontosabban megvizsgálhassák ezeknek a jeleknek az eredetét és természetét.
