Megmérték a központi fekete lyuk tömegét

A körülbelül 6,4 milliárd naptömegnyi méretével - ami a korábban becsült érték 2-3-szorosa - a viszonylag közeli M87 óriásgalaxis középpontjában található fekete lyuk a legnagyobb azok közül, amelyek tömegét Karl Gebhardt (University of Texas, Austin) és Jens Thomas (Max Planck Institute for Extraterrestrial Physics) egy általuk kifejlesztett új számítógépes modell segítségével meghatározták.

Az, hogy az M87 esetében a központi fekete lyuk tömege jelentősen eltér az eddig gondolt értéktől, természetesen a többi szupernehéz központi fekete lyuk tömegének revízióját is szükségessé teheti, illetve komoly következményei lehetnek a galaxisok kialakulására és növekedésére vonatkozó elméletekre is, írja a Magyar Csillagászati Egyesület híroldala. Thomas szerint a kritikus annak meghatározása, hogy a galaxis tömege hogyan oszlik el a centrális fekete lyuk, a csillagok és a sötét haló között, ez pedig csak kellően kiérlelt modell segítségével lehetséges. Persze a modell annál bonyolultabb lesz, minél több komponenst kell figyelembe venni.

Az M87 esetében Gebhardt és Thomas a modell futtatására a világ egyik legnagyobb kapacitású szuperszámítógépét, a texasi egyetem Lonestar rendszerét (University of Texas at Austin's Texas Advanced Computing Center) használta. (A Sun Microsystem által épített klaszter a legfrissebb, 2008. novemberi állás szerint a szuperszámítógépek Top500 listáján a 6. helyen áll.) A számítások során figyelembe vették a galaxis tömegéhez hozzájáruló mindhárom korábban említett tényezőt, azaz a központi fekete lyukat, a galaxis csillagokban jelenlévő anyagát, illetve a látható tartományokon túlra kiterjedő halót, ami a galaxisok egyelőre még megfoghatatlan sötét anyagát is tartalmazza.

Gebhardték az M87-et modelljük tesztelésére kívánták használni, ugyanis sokan a szupernehéz centrális fekete lyukakkal kapcsolatos kutatások legbiztosabb pontjának tartják nagy tömege, közelsége és a centrumából kiinduló aktív kifúvások (jet-ek) miatt, melyek lehetővé teszik annak tanulmányozását, hogy a fekete lyuk hogyan nyeli el a belespirálozó anyagot. Az M87 azonban ahelyett, hogy rendes tesztobjektumként viselkedett volna, azzal lepte meg a tesztelőket, hogy a központi fekete lyuk tömege az eddig becsült érték többszörösének adódott.

Thomas szerint ennek azonban messzemenő következményei lehetnek, ugyanis ha megváltoztatjuk a fekete lyuk tömegét, az természetesen kihat az egész galaxisra is, többek között a növekedési ütemére, ezért az új eredmények fényében a fekete lyuk-galaxis kapcsolat újraértékelése is szükségessé válhat. A tömegnövekedés ugyanakkor megoldhatja például a kvazárokkal (nagyon távoli aktív galaxismagok) kapcsolatos problémákat, magyarázhatja ugyanis az általuk kibocsátott óriási energiamennyiséget, aminek a forrása a fekete lyukba belehulló anyag, mértéke azonban nem állt összhangban a fekete lyukak eddig becsült tömegével.

Gebhardt szerint a kvazárok energiakibocsátását magyarázó tömegértéket elképesztően nagyra, mintegy 10 milliárd naptömeg körülire tették, azonban nemhogy ilyen óriásit, de még csak közelítő méretű fekete lyukat sem detektált senki a közeli galaxisok esetében, ezért azt sejtették, hogy a kvazárok tömegét jelentősen túlbecsülik. Az M87 háromszoros tömegűre növelt centrális objektuma azonban ezt a problémát is eldöntheti.

A számítógépes modell alapján született eredmény észlelési úton történő megerősítésére új megfigyeléseket végeztek az M87-ről és más galaxisokról is az északi Gemini teleszkóp és az ESO VLT teleszkópjainak legújabb, nagyteljesítményű műszereivel. Ennek eredménye a későbbiekben fog napvilágot látni.

A modellszámításon alapuló eredményeket részletező szakcikk az Astrophysical Journal c. folyóiratban fog megjelenni.