Rekordtömegű fekete lyukat találtak

Egy amerikai-német csillagászcsoport tagjai nagy valószínűséggel az eddigi legnagyobb tömegű fekete lyuk tömegét határozták meg az NGC 1277 katalógusszámú galaxisban. A Napnál 17 milliárdszor nagyobb tömegű fekete lyuk a galaxis össztömegének mintegy 14 százalékát teszi ki, amely lényegesen eltér az átlagos 0,1 százalékos aránytól. Az NGC 1277 és néhány hasonló, szintén a közelmúltban tanulmányozott galaxis alapjaiban változtathatja meg a fekete lyukak és galaxisok kialakulásával és fejlődésével kapcsolatos elméleteket.

Az NGC 1277 galaxis kb. 220 millió fényévre helyezkedik el tőlünk a Perzeusz csillagképben. Maga a galaxis mind méretben, mind tömegben csupán tíz százaléka a Tejútrendszernek, a közepén található fekete lyuk becsült átmérője viszont több mint tízszerese a Neptunusz pályaméretének. A legnagyobb tömegű fekete lyukakat eddig óriási elliptikus galaxisokban találták a csillagászok, míg az NGC 1277 egy kis méretű, úgynevezett lentikuláris (lencse alakú) galaxis.

Az új eredmények a 9,2 méteres Hobby-Eberly Teleszkóppal (HET) végzett Massive Galaxy Survey (MGS) programnak köszönhetők; ennek célja, hogy jobban megértsük, hogyan keletkeznek és fejlődnek a központi fekete lyukak és a galaxisok. Remco van den Bosch (Max Planck Institute für Astronomie, Heidelberg / University of Texas), a Nature folyóiratban megjelent cikk szerzője  szerint jelenleg három teljesen különböző mechanizmus létezik, melyek megmagyarázzák a kapcsolatot a fekete lyukak tömege és szülőgalaxisuk tulajdonságai között, de egyelőre nem lehet eldönteni, melyik elmélet áll legközelebb a valósághoz.

A legnagyobb problémát az okozza, hogy nincsen elég rendelkezésre álló adat. Jelenleg közel 100 galaxisban levő fekete lyuk tömege ismert. Mivel a fekete lyukak tömegének meghatározása meglehetősen bonyolult és hosszadalmas feladat, a kutatócsoport a HET Massive Galaxy Survey felmérés során válogatja ki azokat a galaxisokat, amelyek potenciálisan érdemesek lehetnek a további megfigyelésekre.

A csoport a programban szereplő 800 galaxisból eddig 700-at vizsgált meg részletesen, a kutatómunka tehát jelenleg is folyik. A központi fekete lyukak tömegét a központi régióban megfigyelhető csillagok és gázanyag mozgásából lehet megbecsülni – ehhez nagy pontosságú spektroszkópiai mérések kivitelezésére és elemzésére van szükség.

Az NGC 1277-ről korábban a Hubble-űrteleszkóppal is készítettek felvételt, aminek segítségével meg tudták határozni a galaxis fényességét a középponttól mért különböző távolságokban. A kutatók összekombinálták ezeket a HET méréseivel, majd különböző modellszámításokat futattak le. Ezek eredményeként adódott, hogy a fekete lyuk tömege közel 17 milliárdszorosa a Napénak (összehasonlításképpen a Tejútrendszer közepén levő fekete lyuk tömege kb. 4 milliárd naptömeg). Az eredmény először meglepte a kutatócsoport tagjait, de a többszörös ellenőrzést követően meggyőződtek annak helyességéről.

A csillagászok eddig úgy gondolták, hogy a galaxisok és a központjukban található fekete lyukak méretei között szoros kapcsolat van. Az eddigi, uralkodó nézet szerint a fekete lyukak a galaxisuk tömegének lgfeljebb 0,1 százalékát érhetik el; ennek oka, hogy a fekete lyuk korlátozott mennyiségű gázanyagot képes elnyelni.

Ha túl sok anyagot nyel el, akkor a felesleg nagysebességű jet formájában kilövődik. Ha az elmélet helyes, akkor az NGC 1277 esetében valami egészen furcsa dolog történik, ami megengedi, hogy a fekete lyuk az eddig gondoltnál jóval nagyobb mennyiségű anyagot nyeljen el – ennek részletei azonban egyelőre nem világosak. A kutatócsoport néhány további galaxist is azonosított, melyek hasonló tulajdonságokkal rendelkeznek, mint az NGC 1277; ezekkel kapcsolatban ugyanakkor még további vizsgálatok szükségesek. Amennyiben a hasonlóság beigazolódik, akkor a vizsgált objektumok a galaxisok egy új osztályát jelentik, melyek tulajdonságainak pontos megértéséhez új elméletek szükségesek.