A galaxis üzemanyagtartálya: a csillagászat egyik legnagyobb rejtélye

Van valami, ami régóta foglalkoztatja a csillagászokat: a mi galaxisunk, a Tejút nagyjából 100 milliárd csillagnak ad otthont. Ez már önmagában is elképesztő szám. De a galaxisok – köztük a miénk is – valami még nagyobb és fontosabb dologgal vannak körülvéve. Ezt nevezik cirkumgalaktikus közegnek, vagy ahogy a szakemberek hívják: CGM-nek.

Képzeld el úgy, mint egy hatalmas gáztartályt, ami az egész galaxis körül lebeg, mint egy ködös felhő. Ez a tartály körülbelül 10-20-szor nagyobb, mint maga a látható galaxis.

Miért nem robbannak ki csillagok folyamatosan?

Ez a gáz tulajdonképpen az üzemanyag, amiből a jövő csillagai születnek majd. Idővel lehűl, befelé sodródik, csomósodik – és végül új csillagok gyulladnak ki belőle. Mivel a csillagokban planéták alakulnak ki, a planetákon pedig akár élet is fejlődhet, ez a gáztartály igencsak lényeges kérdéssé válik.

Azzal viszont van egy kis probléma: ha ennyi potenciális csillag-üzemanyag veszi körül a galaxisokat, miért nem ontják magukból folyamatosan az újabb és újabb csillagokat? Valami biztosan megakadályozza, hogy a gáz lehűljön és összeomoljon. De mi?

A legkisebb dolgok, amelyek a legnagyobb hatást gyakorolják

Itt jönnek a képbe a szupermasszív fekete lyukak. Ezek a szörnyek a legtöbb nagy galaxis középpontjában rejtőznek, és elképesztően kicsik a galaxisukhoz képest. Egy akkora objektumról beszélünk, ami akkora, mint a mi Naprendszerünk, mégis hatást gyakorol valamire, ami 100 milliárdszor masszívabb nála.

„Olyan ez, mintha egy hangya befolyásolna valamit több száz kilométerrel odébb" – mondta Namrata Roy, a Raman Kutatóintézet csillagásza. „Hogyan képes valami ennyire kicsi energiailag hatni valamire, ami ennyire hatalmas?"

Jogos kérdés. És őszintén szólva, ez az egyik legfélelmetesebb aspektusa a modern csillagászatnak.

Azok a sugárcsóvák, amelyek mindent megváltoztathatnak

Új kutatás hozhatott most áttörést. Sanchayeeta Borthakur az Arizona State Universityről és Namrata Roy együtt dolgoztak, és az eredményeiket nemrég az Astrophysical Journal Letters-ben publikálták. A kutatás szerint, amikor a fekete lyukak aktívan táplálkoznak, elképesztő erejű plazmasugarakat lőhetnek ki magukból, amelyek aztán a környező gázba csapódnak.

Ezek a sugarak nem csak a közeli anyagot melegítik fel. Megváltoztatják a gáz kémiai összetételét és ionizációját is – méghozzá olyan távolságokban, ahol ezt korábban lehetetlennek gondoltuk.

A kutatócsapat olyan galaxisokat vizsgált, amelyeknek a fekete lyukai ilyen sugarakat bocsátanak ki. Egy konkrét jelre vadásztak: az ionizált hidrogén halvány izzására, amit H-alfa jelzéssel ismerünk. A probléma az, hogy ezt a jelet egyetlen galaxis körül szinte lehetetlen észlelni. Ezért okosak voltak: több száz galaxis megfigyeléseit kombinálták a DESI felmérés és a LOFAR rádióteleszkóp adataiból.

A zseblámpa nyalábja, nem a lámpája

Amikor átlagolták a jeleket minden irányban a galaxisok körül, a H-alfa izzás elég gyengének bizonyult. Viszont amikor kifejezetten a sugarak útvonalát vizsgálták – ahol a plazma ténylegesen kilövellt – a jel drámaian erősebb volt.

Ez fontos tanulság: a sugarak nem világítják meg körülöttük az eget, mint egy villanykörte. Sokkal inkább egy zseblámpa nyalábjára hasonlítanak, amelyek közvetlenül érintik az áthaladó gázt.

Mit jelent ez a galaxisok evolúciója szempontjából?

Ez a felfedezés segíthet megmagyarázni a „kioltott" galaxisok rejtélyét – azokét a galaxisét, amelyek abbahagyták az új csillagok születését. Ha a fekete lyukak sugarai folyamatosan zavarják a gázkészletet, amire a csillagképzéshez szükség van, az bizony lassíthatja – vagy akár meg is állíthatja – a csillagtermelést.

„Ez egy úttörő eredmény, amely megoldja azt a régi rejtélyt, hogyan befolyásolják a fekete lyukak a galaxisokat, a csillagaikat és magát az életet is!" – lelkesedett Borthakur. „Ez a munka új irányt nyit ahhoz, hogy tovább kutassuk a szupermasszív fekete lyukak és a létezésünk közötti kapcsolat bonyolultságát."

És ha jobban belegondolsz, ez valóban mély gondolat. Ugyanaz a fekete lyuk-tevékenység, ami a galaxisok fejlődését alakítja, végső soron befolyásolhatja, hogy egyáltalán léteznek-e az élet feltételei.

Szóval a következő alkalommal, amikor felnézel az éjszakai égboltra és meglátod a csillagokat, jusson eszedbe: valószínűleg azért léteznek, mert egy fekete lyuk valahol úgy döntött, békén hagyja őket. És ha az a fekete lyuk egy kicsit aktívabb lett volna a sugarait illetően, az a csillag talán sosem született volna meg.

Elég vad, nem?