Kiderült, honnan érkezik gamma-sugárzás a Föld felé

A Mexikói Nemzeti Autonóm Egyetem asztrofizikusainak duója az arXiven közzétett új, nem lektorált kutatásában arra a következtetésre jutott, hogy a Tejútrendszer középpontjában lévő fekete lyuk közeléből a Föld felé érkező sugárzások a fénysebesség közel egyharmadával forgó gázcsomóból származnak – írja a Live Science.

A csapat megállapításai megoldhatják a Tejútrendszer központi fekete lyukával, a Sagittarius A*-val (Sgr A*) kapcsolatos rejtélyt, amely két éve zavarba ejtette a csillagászokat. 

A Sgr A* körüli gamma-sugárzási impulzusokat először 2021-ben észlelték. A megfigyelés mögött álló csapat azonban tudta, hogy a sugárzás nem származhat magából a szupermasszív fekete lyukból.

Ez azért van, mert minden fekete lyukat az eseményhorizont határol. Az eseményhorizont az általános relativitáselméletben a téridőnek egy olyan határfelülete, amelyet átlépve már semmi sem juthat ki a fekete lyukból, még a fény sem. Ez azt jelenti, hogy a fekete lyukak maguk nem bocsátanak ki sugárzást, így a gamma-sugárzásnak az Sagittarius A* környezetéből kell származnia.

Más szupermasszív fekete lyukakról is ismert, hogy erős sugárzást bocsátanak ki közvetlen környezetükből, amikor gravitációs hatásuk turbulens körülményeket teremt a környező gázban és porban, és egy akkréciós korongnak nevezett struktúrát alkotnak. Ahogy a fekete lyukak táplálkoznak ebből az anyagból, az akkréciós korong az elektromágneses spektrumot átfogó fényt bocsát ki, az alacsony energiájú rádióhullámoktól a nagy energiájú gamma-sugárzásig.

Ez azonban nem magyarázhatja az Sgr A* gamma-sugárzását, mivel a Tejútrendszer fekete lyukát nagyon kevés anyag veszi körül, és olyan lassan táplálkozik, hogy ez olyan, mintha az ember egymillió évente egy szem rizst fogyasztana

– mondta Chris Impey, az Arizonai Egyetem csillagásza.

A Fermi Gamma-ray Space Telescope 2022 júniusa és decembere között gyűjtött adatainak felhasználásával a kutatók célja az volt, hogy felfedezzék e gamma-sugárzás eredetét.

A duó a nyilvánosan elérhető Fermi-adatokban kereste a gamma-sugárzások periodicitásának mintáit. Azt találták, hogy az impulzusok nagyjából 76,32 percenként egyszer jelennek meg az Sgr A* közelében. Ez a periódus feleannyi idő, mint a Tejútrendszer szupermasszív fekete lyukának közeléből származó röntgensugárzás impulzusai közti, ami arra utal, hogy a két sugárzás összhangban van, és valószínűleg összefügg.

A röntgen- és gamma-sugárzás több hullámhosszú periodicitásának egybeesése egyetlen fizikai mechanizmusra utal, amely ezt létrehozza

– írja a csapat a tanulmányban.

A kutatók felfedezése arra enged következtetni, hogy mind a gamma-, mind a röntgensugárzást egy „gázfolt” bocsátja ki, amely az Sgr A* körül a fénysebesség egyharmadával, vagyis mintegy 320 millió kilométer per órás sebességgel örvénylik. Úgy vélik, hogy ez a száguldó anyagdarab több hullámhosszúságú sugárzást bocsát ki, miközben az Sgr A* körül kavarog, és a pályája során periodikusan fellángol.

A felfedezés révén a tudósok jobban megérthetik a szupermasszív fekete lyukak körüli környezetet.