Ősi fekete lyukak

A Tejútrendszerben található központi fekete lyuk, a Sagittarius A* galaxisunkkal együtt fejlődhetett, nőhetett. Ennek ugyan „csak” a Napnál milliószor nagyobb tömege lehet, ám a szakemberek szerint vannak más galaxisokban akár milliárd naptömegűek is. A Coloradói Egyetem (Boulder) asztrofizikusa, Joseph Simon kutatói karrierjét ezeknek az óriási objektumoknak szenteli. A legutóbbi munkájában olyan számítógépes modellt és szimulációt készített, amivel kiszámítható a Világegyetem leghatalmasabb fekete lyukainak tömege. A számításairól a The Astrophyisical Journal folyóiratban számolt be.

A számítások arra utalnak, hogy évmilliárdokkal ezelőtt a fekete lyukak átlagban jóval nagyobbak lehettek, mint amit a szakemberek elképzeltek. Azonban emellett azt is segíthet kideríteni, hogy a Sagittarius A* és más, hasonló méretű fekete lyukak miként fejlődtek kicsiből óriássá.

„Több forrásból is kezd kiderülni, hogy Világegyetemünkben a korai időktől fogva léteztek igen nagy tömegű dolgok” – mondta a kutató.

A NANOGrav nevű hatalmas projektben Simon és számtalan amerikai, kanadai kollégája a gravitációs hullámok állandó folyamának vizsgálatával foglalkozik 15 éve. E gravitációs hullámok az eredetük szerint a kozmikus régmúlt szupernagy tömegű fekete lyukaihoz köthetőek. (Hasonló háttérzajt jelentenek, mint a jobban ismert mikrohullámú háttérsugárzás, csak épp gravitációsan. Míg a mikrohullámú háttérsugárzás az Univerzum első fényeinek maradványa, addig ez a gravitációs háttérzaj az első tömegeké.) Ez elkülönül az egy-egy adott csillagászati esemény során hirtelen keletkező gravitációs hullámoktól, mint amilyen az első észlelt példa is volt 2015-ben.

Míg a saját és a közeli galaxisok központi fekete lyukainak tömegét egészen pontosan meg tudjuk mérni, addig a távoliakkal már bőven akadnak problémák. Simon különös megközelítéssel igyekezett a távol (térben és időben is) szupernagy tömegű fekete lyukak tömegét meghatározni. Először is több százezer galaxis adatait gyűjtötte össze, majd a leghatalmasabbak középpontjában lévő szupernagy tömegű fekete lyukak tömegét meghatározta. Ezt követően modellezte a nekik köszönhető gravitációs hullámokat, vagyis azt a háttérzajt, ami folyamatosan érkezik hozzánk.

Simon modellszámításai azt mutatták, hogy a régmúltban sokkal több nagy méretű galaxis volt, mint amennyire a korábbi elméletek alapján számítani lehetett.

A NANOGrav projekt kutatócsoportja valami hasonló dolgot sejt a gravitációs háttérzaj vizsgálatából: a Világegyetem régmúltja számos hatalmas fekete lyukat rejthet. Ezek tömegének megismerése nemcsak e háttérzaj megértésében fontos, hanem arról is árulkodik, miként növekednek a galaxisok, és miként fejlődött a világunk.