Fontos csillagászati felfedezést tett egy magyar kutató

Egy magyar kutató és csapata jelentős csillagászati eredményéről számol be a nemzetközi tudományos sajtó, tanulmányuk a mai napon jelent meg a rangos Nature folyóiratban. Bizonyítékot találtak arra, hogy két szupermasszív fekete lyuk kering egymás körül, egymáshoz nagyon közel, az egyik közeli galaxis közepében. A tanulmány vezető szerzője egy magyar kutató, Haiman Zoltán a Columbia Egyetemről.

Minden nagyobb galaxis közepén van egy szupermasszív fekete lyuk, amelyek a Napénál egymilliószor-egymilliárdszor nagyobb tömegűek. A galaxisok a térben mozognak, viszonylag gyakran összeütköznek és összeolvadnak egy új galaxissá. Ilyenkor a két hatalmas fekete lyuk besüllyed az új galaxis középpontjába, és ott elkezdenek egymás körül keringeni. Ez a keringés viszonylag sokáig, évmilliárdokig tarthat, ezért elképzelhető, hogy a galaxisok magjában gyakran vannak ilyen, még az összeolvadás előtt álló szupermasszív feketelyuk-párok.

Azért fontos kérdés, hogy tényleg léteznek-e ilyen párok, mert ezek az elméletek szerint gravitációs hullámokat bocsátanak ki. A gravitációs hullámok létét Einstein jósolta meg, de közvetlenül még soha nem sikerült megtalálni és megvizsgálni őket, ez a csillágaszat egyik szent grálja. Ezeket a feketelyuk-párokat közvetlenül megfigyelni nem tudják, mert távcsővel nem lehet elkülöníteni egymástól a két objektumot. Közvetett bizonyítéknak tekinthetők a kvazárjuk fénygörbéjében tapasztalható ritmikus ingadozások, de még ha kvazárként világítanak is, a két fekete lyuk akkor is csak egyetlen közös pontként látszódik.

Magáról a vizsgált galaxisról már januárban megjelent egy másik kutatócsapat tanulmánya, szintén a Nature-ben. Akkor a szerzők azt vették észre húsz év adatait elemezve, hogy a kvazárja az optikai fénytartományban minden öt évben 14 százalékkal fényesedik és halványul el, de akkor még nem volt bizonyíték rá, hogy tényleg egy feketelyuk-páros okozza a periodikus fényesség-fluktuációt. Erre talált most Haiman és csapata közvetlen bizonyítékot.

Közvetlen bizonyíték

A PG1302-102 nevű kvazár az egyik legfényesebb kvazár az égen. A Haimanék által talált bizonyíték szerint a két fekete lyuk egymástól csak nagyjából 0,03 fényévre található. Összehasonlitásképpen, az eddig ismert egymáshoz legközelebbi fekete lyukak között 21 fényév van. Ez azért fontos eredmény, mert most már biztosan tudjuk, hogy a szupermasszív fekete lyukak tényleg meg tudják közelíteni egymást enyire, ahol már gravitációs hullámok is keletkeznek.

A ma megjelent tanulmány megmagyarázza, hogy a kvazár fényében tapasztalt fluktuációnak mi az oka: a Doppler-effektus. Eszerint egy felénk közeledő fényforrás látszólag növeli a frekvenciáját, a távolodó fényforrás pedig csökkenti. A hagyományos Doppler-effektushoz képest itt csak annyi a különbség, hogy a sebesség nagyon nagy, 20 ezer kilométer per másodperc, azaz a fénysebesség 7 százaléka. Ekkora sebességnél már nem csak a frekvencia változik mérhetően, hanem a fényesség is.

Ha tényleg egy feketelyuk-kettős és a Doppler-effektus az utóbbi húsz évben mért fényesség-fluktuáció oka, akkor az elmélet szerint az ultraibolya tartományban ugyanilyen fluktuációknak kell lenniük, amelyek követik az optikait, csak 2,5-szer akkora amplitúdóval: 14 helyett 35 százalékos fényesedéssel-halványulással. A kutatók a Hubble űrtávcső archivumában meg is találták a kérdéses kvazárhoz tartozó, 1992 és 2009 között mért UV-adatokat, amelyek egybevágtak az optikai fénytartományban mért adatokkal, így igazolták ezt az elképzelést.

Haimanék az adatok alapján azt jósolják, hogy 100 ezer év múlva olvad össze a két fekete lyuk, ami az eddigi elképzelésnél jóval korábbi időpont.