Aladár, Álmos
-1 °C
1 °C

Csillagok nélkül is születhetnek fekete lyukak

2007.10.03. 16:55
Egy új elmélet szerint csillagkeletkezés nélkül is létrejöhetnek tönn millió naptömegnyi fekete lyukat - írja a hirek.csillagaszat.hu.

Jelenlegi ismereteink szerint csaknem minden galaxis középpontjában hatalmas, akár több százmillió naptömegnyi fekete lyuk található. Felfedezésük óta nem tisztázott, hogyan alakulhattak ki ezek a furcsa objektumok, de a nagyon távoli kvazárok megfigyelése arra mutat, hogy már a korai Univerzumban is jelen voltak. Ezek rendkívül intenzív energiakibocsátását a szupermasszív fekete lyukakba behulló anyag szolgáltatja, amint gravitációs helyzeti energiája átalakul hőenergiává a nagyon erős gravitációs térben.

A központi fekete lyukak kialakulásának egyik lehetséges módja, hogy nagy tömegű csillagok rövid életük végén szupernóvaként felrobbannak, majd magjuk fekete lyukká válik, amely a környező anyag befogásával növekedik. Az Univerzum születése után a hőmérséklet gyorsan csökkent, így viszonylag korán kialakulhattak az első csillagok. Ezek az első generációs égitestek tisztán hidrogénből és héliumból álltak, mivel előttük még nem voltak csillagok, amelyek fúziós reakciókban és szupernóva-robbanásokban létrehozhatták volna a nehezebb kémiai elemeket.

A kiszámított maximális növekedési ütemet figyelembe véve a probléma ezzel az elképzeléssel az, hogy a kezdetben létrejött fekete lyukaknak folyamatosan, az Univerzum hajnala óta az elképzelhető legnagyobb ütemben kellett volna növekedniük - ezzel szemben a galaxisok aktív és inaktív periódusokon mennek keresztül, így a központi fekete lyuk nem képes állandóan anyagot befogadni.

Csak hidrogén kell

A Mitchell C. Begelman (University of Colorado) által frissen közzétett elmélet szerint létezhet másik magyarázat is, amelyben a fekete lyukak közvetlenül, csillagok születése nélkül létrejöhettek, ha elég nagy mennyiségben áll rendelkezésre anyag. Egy átlagos csillag esetében viszonylag lassan gyűlik össze az a tömeg, amely később a csillag magját alkotja. Megfelelően nagy tömeg elérésekor a csillag begyullad, így a termelődő sugárzás kifelé ható nyomást fejt ki, megakadályozva az anyag további behullását. Begelman számításai szerint évi néhány tized naptömegnyi gázanyag bejutása esetén a mag által termelt sugárzás nyomása nem képes leállítani a további anyagbezuhanást, és a folyamatban nem igazi csillag keletkezik, hanem egy roppant sűrű, hidrogénből álló objektum, amely a tömeg növekedésével egy idő után fekete lyukká omlik össze.

...és egy kis gravitáció

Kérdés azonban, hogy valóban hullhat-e befelé anyag az ehhez szükséges ütemben. Ha ez lehetséges, minden bizonnyal valamiféle külső hatás játszik közre, ami befelé irányuló nyomást fejt ki. Ilyen lehet például egy nagy kiterjedésű, sötét anyagból álló környezet gravitációs hatása. Amint néhány naptömegnyi anyag összegyűlik a középpontban, elkezd összehúzódni gravitációs vonzása miatt. Nukleáris fúzió is beindul rövid időre, körülbelül a száz naptömegnyi határnál, de ezen a fázison az objektum gyorsan túlhalad, majd további növekedése során több ezer naptömegre hízik. Eközben hőmérséklete több százmillió fokra kúszik fel, de ezután a gravitáció fölénybe kerül: a mag összeomlik, és egy 10-20 naptömegnyi anyagot képviselő fekete lyuk keletkezik, amely a későbbiekben a környező anyag befogásával tovább növekszik.

Egy fekete lyuk és környezete (forrás: Universe Today)

A számítások szerint ekkortól képes a lehető legnagyobb sebességgel növelni tömegét, és folyamat végén több millió naptömegnyi szupermasszív fekete lyukká válik. Amikor a befelé hulló anyag mennyisége egy bizonyos határt elér, az objektum kvazárként - Begelman elnevezése szerint kvázicsillagként - kezd el fényleni.

Bár az objektumok igen rövid ideig, alig százezer évig élnek kvázicsillagokként, a remények szerint a közeljövő műszereivel, például a James Webb űrtávcsővel észlelhetőek lesznek.