Megörökítették a Tejútrendszerben a központi fekete lyukat

A csillagászok már korábban megfigyelték, miként keringenek a Tejútrendszer központi régiójának csillagai egy láthatatlan, nagyon sűrű, de ugyanakkor hatalmas tömegű vonzáscentrum körül. Már ezek a megfigyelések is erősen utaltak rá, hogy ez a Sagittarius A* (röviden Sgr A*) jelű égitest nem lehet más, mint egy fekete lyuk. A 2022. május 12-én nyilvánosságra hozott közvetlen felvétel azonban kétséget sem hagy afelől, hogy ez valóban így van, számolt be a szenzációs hírt ismertető Európai Déli Obszervatórium (ESO) oldala.

Magát a fekete lyukat nem láthatjuk, ám a körülötte fénylő gázt már igen: a középpontban lévő, Napunk tömegének négymilliószorosát kitevő fekete lyuk eltérítette fénysugarak jelennek meg a felvételen, gyűrű alakzatban.

Az Astrophysical Journal szakfolyóiratban hat külön cikkből álló sorozatban ma közzé tett felfedezés szerint a fekete lyuk körüli fénygyűrűnek Einstein relativitáselmélete alapján kiszámított mérete és a megfigyelésekből mért mérete megegyezik. „Ez a páratlan megfigyelés nagyban hozzájárul a galaxisunk középpontjában zajló folyamatok megismeréséhez, és arról is elárul valamit, hogy milyen a fekete lyuk és környezetének kölcsönhatása” – mondta Geoffrey Bower, az EHT program egyik kutatója.

A fekete lyuk távolsága bolygónktól 27 ezer fényév, az ESO hasonlatával élve „akkorának látszik, mint egy fánk a Holdon”, ezért csak az EHT rendkívüli teljesítményű műszeregyüttesével lehetett megörökíteni. Az EHT gyakorlatilag egy Föld-méretű teleszkóp, amely bolygónk különböző pontjain lévő 8 obszervatórium összehangolt működésével jött létre. A felvételeket 2017-ben, több éjszakán keresztül végzett megfigyelésekből állították össze.

A friss eredmények a 2019-ben szenzációt keltő legelső fekete lyuk felvételt is túlszárnyalták, akkor a jóval távolabbi, a Messier-87 jelű galaxis középpontját figyelte meg az EHT. A most megszületett felvétellel össze is lehet hasonlítani az akkor megörökített fekete lyuk képét, s kiderült, hogy annak ellenére, hogy a két galaxis rendkívül sok mindenben különbözik, a központi fekete lyukak, a méretkülönbségeik ellenére mégis nagyon hasonlóak. „A gáz ugyanolyan gyorsan, közel fénysebességgel mozog mindkét fekete lyuk, az Sgr A* és az M87* környezetében is. Ám míg az M87* esetében napokig vagy akár hetekig is eltart, amíg az anyag megkerüli a centrumot, addig a jóval kisebb Sgr A* körül egy keringés csupán percekig tart. Így aztán az EHT észleléseinek tartama alatt a gáz fényessége és szerkezete sokkal gyorsabban változott az Sgr A* körül. Kicsit olyan volt ez a feladat, mint éles fényképet készíteni egy, a saját farkát kergető, izgő-mozgó kölyökkutyáról” – magyarázta Chi-kwan („CK”) Chan, az ETH egyik kutatója. Az M87* esetében a végső képet kitevő egyedi felvételek közt nem volt lényeges különbség, azonban a Sgr* felvételei, e gyors mozgásnak köszönhetően sok eltérést mutattak. A képek átlagolását követően állt össze a végső eredmény, amelyből megtudtuk, hogy is néz ki a Tejútrendszer szívében lévő hatalmas fekete lyuk.

„Most már megvizsgálhatjuk a különbségeket a két szupernagy tömegű fekete lyuk között, ami betekintést adhat számunkra ezeknek a meghatározó folyamatoknak a működésébe. Két fekete lyukról van fényképünk, az egyik a legnagyobbak, míg a másik a legkisebbek közé tartozik a világegyetem szupernagy tömegű fekete lyukainak széles méretskáláján. Így minden korábbinál sokkal alaposabban vizsgálhatjuk a gravitáció szélsőséges körülmények közötti működését” – magyarázta az EHT egyik szakembere, Keiichi Asada.

Az EHT 2022 tavaszán további megfigyeléseket is végzett, s ezekből nemsokára még jobb felvételeket kaphatunk, illetve fekete lyukakról készült mozgóképként is rápillanthatunk majd.

A 2020-as fizikai Nobel-díjat is a Tejútrendszer központi részén lévő fekete lyukkal kapcsolatos kutatásokért ítélték oda Reinhard Genzelnek és Andrea Gheznek, illetve ezen objektumok elméleti kutatásaiért Roger Penrosenak.