Minden galaxis, így a Tejútrendszer szívében is egy szupermasszív fekete lyuk rejtőzik. Amikor egy ilyen fekete lyuk aktív, forró gázból és porból álló anyagörvényt, úgynevezett akkréciós korongot hoz létre maga körül. Ahogy ez a kozmikus anyag felhalmozódik és a fekete lyukba zuhan, hatalmas energiát sugározva világítja meg a környezetét.
A legenergikusabb szupermasszív fekete lyukakat kvazároknak nevezzük, amelyek az univerzum legaktívabb és legfényesebb objektumai közé tartoznak. Ezek a falánk rendszerek annyi anyagot nyelnek el, hogy az általuk kibocsátott energia túlszárnyalhatja a környező galaxis összes csillagának fényét. A kvazárok fényének mintázata kulcsfontosságú információkat nyújt a tudósok számára arról, hogy az aktív szupermasszív fekete lyukak hogyan formálják a körülöttük lévő galaxisokat.
Most a Massachusettsi Műszaki Egyetem (MIT) és más intézmények csillagászai egy olyan kvazárt fedeztek fel, amely a korai univerzumból érkező fényében pislákol. A kutatók a kvazár fényét egészen a „kozmikus hajnal” időszakáig, az Ősrobbanás után mindössze 850 millió évvel vezették vissza. Ez a felfedezés a valaha észlelt legkorábbi pislákoló kvazárt jelenti.
A kvazár pislákolásának titkai
„Bár a kozmikus hajnalban már számos kvazárt találtak, ez az első alkalom, hogy ténylegesen látjuk az egyik pislákolását” – mondta Gene Leung, az MIT Kavli Asztrofizikai és Űrkutatási Intézetének posztdoktori kutatója. A kvazár pislákolása lehetővé tette a kutatók számára, hogy megállapítsák: meglepő módon az ősi kvazár gáz- és porörvénye, az akkréciós korong, egy lapos palacsintához hasonló alakú volt, hasonlóan a modernebb kvazárokéhoz.
Eredményeik egy régóta fennálló kozmológiai rejtélyt mélyítenek el: hogyan létezhetnek szupermasszív fekete lyukak az univerzum történetének ilyen korai szakaszában? A fizikusok eddig azt feltételezték, hogy a lapos akkréciós korong egy viszonylag érett, nyugodt és stabil állapotban lévő fekete lyukat tükröz. A kialakulóban lévő, például a korai univerzumban található fekete lyukaknak sokkal rendezetlenebb rendszereknek kellene lenniük, puffadtabb és kaotikusabb akkréciós koronggal.
„Azt hiszem, ez arra utal, hogy az a rendetlen, nagyon gyors növekedési fázis, amelyen minden fekete lyuknak át kell mennie, nagyon-nagyon korán, még azelőtt lezajlik, hogy ezeket a rendkívül fényes kvazárokként látnánk” – mondta Anna-Christina Eilers, az MIT fizika adjunktusa. „Ez a kép kezd kirajzolódni.” Eilers, Leung és kollégáik ma teszik közzé eredményeiket a Nature Astronomy folyóiratban.
A kozmikus hajnal felfedezése
Egy szupermasszív fekete lyuk több milliárdszor lehet nagyobb tömegű a Napnál. Ezek a gravitációs óriások a legtöbb galaxis központi „motorjai”, segítve szabályozni a galaxis csillagkeletkezését és növekedését. „Szupermasszív fekete lyukak nélkül egyetlen galaxis sem nézne ki úgy, ahogy ma” – mondta Eilers. „A fekete lyukak jelentős szerepet játszanak a galaktikus ökoszisztémák alakításában.”
Korábban azt feltételezték, hogy több mint egymilliárd évbe telik, amíg az első galaxisok leülepednek és megérnek, ezért a tudósok nem számítottak arra, hogy szupermasszív fekete lyukakat találnak a korai univerzumban. A 2000-es évek eleje óta azonban a megfigyelések ennek ellenkezőjét mutatták. A tudósok több mint 200 szupermasszív fekete lyukat fedeztek fel az univerzum első egymilliárd évéből. Ezek az objektumok azért voltak észlelhetők, mert rendkívül aktív kvazárfázisban voltak, hatalmas sugárzásokat bocsátva ki, amelyek 13 milliárd fényévnyi távolságból is láthatóak voltak a Földről.
A csapat a NASA NEOWISE infravörös teleszkópjának 14 éves adatait elemezve bukkant rá a pislákoló kvazárra, amely az Ősrobbanás után 850 millió évvel létezett. A kvazár fényessége 12 billió napéval egyenlő, és körülbelül 20 százalékot ingadozik. A kutatók a pislákolás különböző hullámhosszainak elemzésével megállapították, hogy az akkréciós korong meglepően vékony és lapos – olyan szerkezet, amelyet általában a közeli, idősebb fekete lyukak körül figyeltek meg. „Ez közvetlen bizonyíték arra, hogy a közeli univerzumban megfigyelt táplálkozási folyamatok és struktúrák már nagyon korai időkben is jelen voltak, a teljesen eltérő kozmikus környezet ellenére” – tette hozzá Eilers.
© Image credit: NASA/JPL-Caltech
Forrás: MIT.edu ↗̱
