Prg fekete lyuk
Csillagszoknak most els zben sikerlt megfigyelni, hogy egy fekete lyuk prg a tengelye krl, s ekzben felcsavarja, s magval vonszolja a tridt. Tod Strohmayer, a NASA Goddard rreplsi Kzpontjnak kutatja a Rossi rntgenmholdnak egy mr rgebb ta ismert fekete lyuk krnyezetnek rntgensugrzsrl feljegyzett adataiban olyan jellegzetessgeket fedezett fel, amilyeneket korbban csak forg neutroncsillagok spektrumban figyeltek meg. Az eredmny az els meggyz bizonytka a fekete lyukak – elmletileg mr rgebben felttelezett – forgsnak. A felfedezs rszben megkrdjelezi a neutroncsillagok sugrzsrl alkotott eddigi elmleteket is.
„A Vilgegyetemben szinte minden objektum – a bolygk, a csillagok s a galaxisok – forog – mondta Strohmayer. – Persze, a fekete lyukaknl ezt sokkal nehezebb kimutatni, mivel nincs szilrd felletk, amelynek krbefordulst megfigyelhetnnk. Ltjuk viszont pldul a ksr csillagtl elszvott, s a fekete lyuk fel rvnyl anyagtl szrmaz sugrzsokat.”
Fekete lyukak a Napnl legalbb tzszer nagyobb tmeg csillagokbl keletkeznek szupernvarobbans utn. A vgtelen srsg szingularits anynyira meggrbti maga krl a tridt, hogy belle semmi – mg a fny sem – tud megszkni. A mintegy 10-15 kilomteres tmrj szupersr neutroncsillagok hasonl mdon, de kisebb tmeg csillagokbl keletkeznek. A fekete lyukakat s neutroncsillagokat a csillagszok csak kzvetve „ltjk” a krlttk csaknem fnysebessggel kavarg, forr – tbbnyire egy szomszdos ksr csillagtl elszipkzott – gz kibocstotta sugrzsok rvn. A NASA 1995 decemberben felbocstott Rossi Explorer rntgenmholdja mr rgta gyjt adatokat bizonyos neutroncsillagok rntgenspektrumban megfigyelhet lktet vltozsokrl. Ezek az gynevezett kvziperiodikus oszcillcik (quasiperiodic oscillations, QPO-k) felttelezsek szerint a neutroncsillaghoz legkzelebbi stabil plyn kering forr gznak s a csillag felsznnek klcsnhatsbl szrmaznak. Bizonyos elmletek szerint a QPO frekvencija kzvetlen kapcsolatba hozhat a kzponti neutroncsillag tmegvel, illetleg a legbels stabil plya sugarval.
Strohmayer clpontja a GRO J1655-40 nev objektum, a Fldtl 10 ezer fnyvre lev mikrokvazr volt. gy nevezik a fekete lyukaknak azon klnleges osztlyt, amelyeknek az a jellegzetessge, hogy a krlttk rvnyl gz- s porkorong skjra merlegesen nagy sebessg rszecskenyalbokat bocstanak ki. Strohmayer az objektum spektrumban kt QPO-t figyelt meg, egy mr rgebben is szleltet 300 Hz krnykn, s egy jabbat 450 Hz-nl. Ez a mikrokvazr egybknt mr egy rgta ismert, alaposan tanulmnyozott rendszer, amelynek tmegt korbbi optikai megfigyelsek alapjn 7 naptmegre becslik. Einstein ltalnos relativitselmlete alapjn egy ekkora tmeg, nem forg fekete lyuknl a legbels stabil plya sugara 64 kilomter lehet. A most felfedezett 450 Hz-es QPO-nak viszont egy legfeljebb 49 kilomteres plyasugr felel meg.
Strohmayer szerint enynyire kzeli stabil plya csak azzal magyarzhat, hogy a fekete lyuk forog, s ezltal is mdostja krnyezetben a trid szerkezett. „Ennek az a kvetkezmnye, hogy az anyag jobban megkzeltheti a szingularitst. Minl kisebb azonban a plya sugara, annl nagyobb a kerings sebessge, s ennek megfelelen a QPO frekvencija. Ami a GRO J1655-40-et illeti, a 300 Hz-es QPO sszhangban volt az elmletileg szmtott 64 kilomteres sugar plyval, a 450 Hz-es viszont mr csakis a fekete lyuk forgsval magyarzhat.”
A CRO J1655-40 az els olyan fekete lyuk, amelynl kt QPO-t sikerlt megfigyelni. Neutroncsillagok esetben ez egyltaln nem szokatlan, s az elmleti modellek tbbnyire a csillag szilrd neutronkrgvel hozzk kapcsolatba. A fekete lyuknak azonban nincs szilrd felszne, gy az is krdsess vlik, vajon a neutroncsillagokra fellltott modell valban helytll-e.
A fekete lyuk perdlete valsznleg a szupernvaknt sztrobbant eldcsillag impulzusmomentumt (vagy annak egy rszt) rzi. Egy nem prg fekete lyukkal sszehasonltva lnyeges klnbsg, hogy a forg fekete lyuk nem csupn meggrbti, hanem maga kr csavart uszlyknt magval is vonszolja a tridt. Kiszmthat, hogy esemnyhorizontjnak sugara gy kisebb, mintha nem forogna. (Az esemnyhorizont az a fellet, amelyen bellrl – ha belekerlt – mr semmi sem szkhet ki a fekete lyukbl.) Strohmayer szerint valszn, hogy a forgstengely mentn ellenttes irnyban kilp kt nagy sebessg rszecskenyalb – amelyeknek keletkezsre egyelre nincs kielgt elmleti magyarzat – szintn a fekete lyuk forgsval hozhat kapcsolatba.
Fantziakpek egy forg fekete lyukbl s egy kk riscsillagbl ll ketts rendszerrl. A fels tvlati kpen a csillagtl elszvott anyag vkonyod csvban ramlik a fekete lyuk fel.
A kzps, mr kzelebbi kpen jl kivehet a fekete lyuk krl rvnyl gztmegek korongszer szerkezete. A fekete lyuk forgstengelye irnyba tvoz, csaknem fnysebessg csvkban mg az esemnyhorizont elrse eltt leszakadt anyagtmegek tvoznak. Vgl a harmadik kp (lent) a fekete lyuk kzvetlen krnyezett mutatja, az esemnyhorizont a fekete gmb hatrnl hzdik. Az ezen kvl es fehr s kk gzgyrkben az esemny-horizonthoz kzeled anyag egyre nagyobb sebessggel rvnylik, s felforrsodva erteljes rntgensugrzst bocst ki: ez rulja el a fekete lyuk jelenltt.
|