A rejtély: óriásgalaxisok, amelyekből hiányoznak a csillagok

Van egy olyan kozmikus talány, ami már régóta foglalkoztatja a csillagászokat: az univerzum legnagyobb galaxisai meglepően kevés csillagnak adnak otthont.

Ha minden megértenénk a galaxisok növekedéséről, akkor a legmasszívabb objektumoknak hemzsegniük kellene a csillagoktól. Ehelyett a kutatók azt látják, hogy ezekben a hatalmas galaxisokban sokkal kevesebb csillag van, mint amennyit a modellek jósolnak. Olyan ez, mintha belépnél egy étterembe, ahol tömve kellene lennie a vendégeknek, és csak félig tele lenne a hely.

De mi lopja el a potenciális csillagokat?

A válasz meglepő lehet: a tettest a galaxisok közepén kell keresni — ott, ahol szupermasszív fekete lyukak lapulnak.

A fekete lyukak nemcsak kozmikus porszívók

Persze tudjuk, hogy a fekete lyukak híresek arról, hogy hatalmas gravitációjukkal mindent magukhoz vonzanak. De van egy fontos részlet, amit sokan nem tudnak: a fekete lyukak rendkívül igénytelen evők.

Amikor gáz és por spirálisan közeledik egy fekete lyuk felé (amely egyébként több milliárdszor nagyobb tömegű lehet, mint a mi Napunk), a dolog korántsem zajlik csendesen. Ehelyett egy úgynevezett akkréciós korong alakul ki — egy örvénylő, szupermeleg anyaggyűrű, amely körülveszi a lyukat. Képzeld el úgy, mint egy vízcsapot, amely több millió fokos és nagyobb kiterjedésű, mint egész Naprendszerünk.

És ahogy ez az anyag befelé spirálázik, valami hihetetlen történik: a fekete lyuk rendkívül erős szeleket lök ki magából. A legdrámább kozmikus böfögés, amit el tudsz képzelni — csak épp nem a tegnapi pizza gáza, hanem anyagáramlatok, amelyek hihetetlen sebességgel távolodnak.

Miért probléma ez a csillagok számára?

A lényeg az, hogy az új csillagok gázból és porból alakulnak ki. Ha tehát egy fekete lyuk szele elég erős ahhoz, hogy kifújja ezt a nyersanyagot a galaxisból, akkor az adott galaxis képtelenné válik új csillagok létrehozására.

Olyan ez, mintha süteményt akarnál készíteni, de folyamatosan kifújnák az ablakon a lisztet, mielőtt össze tudnád keverni az alapanyagokat.

Az XRISM (X-Ray Imaging and Spectroscopy Mission — mert a tudósok láthatóan nem szeretik a rövid elnevezéseket) űrteleszkóp új megfigyelései most a legélesebb képet adják arról, hogyan működnek ezek a szelek valójában.

Éles látókép a kozmikus erőszakra

Az XRISM 2023-ban indult, és röntgensugaras látása nagyjából tízszer élesebb, mint amit korábban bármelyik teleszkóp elért ezeken a szélsőséges környezeteken. Ez azért fontos, mert a röntgensugárzás pontosan az, amit ezek a vad fekete lyuk-környezetek kibocsátanak.

Xin "Cindy" Xiang, a University of Michigan PhD-hallgatója az XRISM-et használja az NGC 4151 jelű galaxis tanulmányozására. Ez a galaxis nagyjából 50 millió fényévnyire van tőlünk — ez viszonylag közelinek számít a kozmikus léptékekben — és aktív galaxismaggal rendelkezik, vagyis központjában rendkívül fényes régió található, ahol egy szupermasszív fekete lyuk épp anyagot fal fel.

„Olyan ez, mintha a legnagyobb felbontással vizsgálhatnánk a legfényesebb célpontokat" — magyarázta Xiang. „A valaha látott leggazdagabb információkat kapjuk a kiáramlásokról."

A „cindicity" index (igen, tényleg így hívják)

És most jön a legérdekesebb rész. Xiang egy újfajta módszert dolgozott ki annak megállapítására, hogy egy fekete lyuk legerősebb szelei mikor a legaktívabbak. Száznapnyi megfigyelést tanulmányozott, és arra összpontosított, mi történik, amikor az NGC 4151 röntgensugárzása felerősödik.

Létrehozott valamit, amit „színintenzitás-indexnek" nevezett el — amelyet a csapat „cindicity"-re rövidített, részben azért, mert Xiang beceneve Cindy. (A tudósoknak is van humorérzékük, ellentétben a sztereotípiákkal!)

Amit talált, az valóban meglepő volt: a legerősebb, leggyorsabb szelek nem a röntgenkitörések alatt jelentkeztek. Ehelyett nagyjából 10 000 másodperccel később — körülbelül három órával az első aktivitás után — bukkantak fel.

Ez az első alkalom, hogy valaki közvetlenül össze tudta kapcsolni a fekete lyuk röntgen-dühkitöréseinek időzítését az utánuk következő erős szelekkel.

Miért fontos ez?

Ez a felfedezés segíthet megmagyarázni, miért tűnnek annyinak a hatalmas galaxisok kevesebb csillagnak, mint kellene. Ha a fekete lyukak időszakosan ilyen erős kiáramlásokat indítanak útnak, lényegében megfosztják a galaxisokat attól a gáztól, amire új csillaggenerációk születéséhez lenne szükségük.

Gyönyörű példa ez arra, hogyan formálhatják a legpusztítóbb objektumok az univerzumban egész galaxisok sorsát. A fekete lyukak nem passzív fogyasztók — aktívan befolyásolják a kozmikus evolúciót, olyan módon, amelyet csak most kezdünk megérteni.

És mivel az XRISM-hez hasonló teleszkópok végre tisztán láthatóvá teszik ezeket a folyamatokat, ki tudja, mit fedezünk még fel a galaxisok közepén zajló vad dolgokról?

Az űr sosem unalmas, ugye?

Forrás: ScienceDaily