A távoli nagy tömegű fekete lyukak növekedésének határai

Hogyan keletkeztek, és milyen gyorsan növekedtek az univerzum fiatal korában a galaxisok közepén található szupernagy tömegű fekete lyukak? A kérdésekre ma még nem tudjuk a pontos választ.

Az elmúlt évtizedek számos bizonyítékkal szolgáltak afelől, hogy az aktív galaxismagokban levő legnagyobb tömegű fekete lyukak, melyeknek a tömege meghaladhatja az egymilliárd naptömeget, z>6 vöröseltolódásnál jöttek létre. (Minél nagyobb a színképvonalainak a vöröseltolódása, annál távolabbi a megfigyelt objektum. A z=6 érték az ősrobbanást követő alig egymilliárd évnek felel meg, míg a világegyetem mai korát a csillagászok 13,7 milliárd évesre becsülik. – A szerk.) Ahhoz, hogy a legtávolabbi fekete lyukak tulajdonságait meg tudjuk állapítani, egy nagyon hatékony eszköz áll rendelkezésünkre: ez a kozmikus röntgen-háttérsugárzás.

Az aktív galaxismagok hatalmas kisugárzott energiáját a környezetéből befogott anyag biztosítja. A központi fekete lyuk körül az anyag egy forgó akkréciós korongban koncentrálódik. (Fantáziakép: Aurore Simonnet / Sonoma State University)

Minden ilyen objektum egy nagyon forró belsővel rendelkezik, amelynek hőmérsékleti sugárzása részben a röntgentartományba esik. Illetve az aktív galaxismagoknál megfigyelhető anyagkiáramlásoknál (jeteknél) a mágneses erővonalak mentén spirális mozgást végző nagy energiájú elektronok is közvetve röntgensugárzást keltenek.

A Chandra-űrteleszkóppal szinte teljesen ki tudták elemezni a kozmikus röntgen-háttérsugárzást, az általa lefedett 0,2-2 keV energiatartományban. Vagyis azonosították azokat az égitesttípusokat, amelyek a sugárzást kibocsáthatták. Viszont a Chandra magasabb energiatartományában (2-10 keV) megmaradt egy felbontatlan rész, ami az eddig még fel nem fedezett pontforrások kisugárzásnak köszönhető. Egy olasz kutatócsoport ezt az eddig még felbontatlan röntgenhátteret használta fel ahhoz, hogy egy felső határt határozzanak meg a fekete lyukak növekedésében. A pontosabb mérés érdekében a Swift műhold röntgentávcsövének (XRT) adatait is felhasználták.

Feltételezve, hogy a röntgen-háttérsugárzás még felbontatlan része a legtávolabbi (z>5 vöröseltolódású) aktív galaxismagokból származik, meghatároztak egy felső határt arra, hogy egy adott térfogatban, átlagosan mennyi lehet a legnagyobb értéke a fekete lyukakban akkoriban összegyűlt tömegnek. Az általuk vizsgált feketelyuk-növekedési modellek mind ellentmondásban vannak a meghatározott növekedési határral. Ebből azt a következtetést vonták le, hogy valószínűleg csak a legnagyobb tömegű „ősi” fekete lyukak tudtak gyorsan, hatékony tömegbefogással növekedni. A nagy többség be kellett érje lassabb növekedéssel, ami így megmagyarázná a megfigyelt viszonylag alacsony röntgenhátteret. Az eredményekről beszámoló cikk az Astronomy and Astrophysics folyóiratban jelent meg.

Tar Ingrid

Kapcsolódó cikkek:
Aktív galaxismagok vizsgálata űreszközökkel
Két rekorder fekete lyuk
Úton a gammakitörés-vadász