Hunter

Hogyan keletkeznek a legnagyobb fekete lyukak?

A fekete lyukak mind a mai napig kozmikus rejtélynek számítanak, annak ellenére, hogy az elmúlt évtizedben a kutatóknak sikerült némi ismeretre szert tenni a sötét objektumok legnagyobbjaival kapcsolatban.

Továbbra sem tudják azonban, hogy a korai univerzumban hogyan születtek meg a legnagyobb fekete lyukak, és hogyan segíthetnek a galaxisok sorsának alakításában. "A nagy tömegű fekete lyukak tudományága sokat fejlődött az elmúlt 12 évben, és jelenleg a csillagászat egyik legélénkebb területe" - mondta Marta Volonteri, a párizsi Asztrofizikai Intézet kutatója, aki a Science augusztus 3-i számában publikálta tanulmányát a legnagyobb fekete lyukak fejlődéséről.

A fekete lyukak olyan mérhetetlen gravitációs vonzással rendelkeznek, amiből semmi, még a fény sem képes kiszökni. A csillagászok 1783-ban kezdtek elmélkedni a fekete lyukak lehetőségén, azonban csak 1916-ban, Einstein általános relativitás elméletének alkalmazásával született meg az első feltevés.

A csillagászok két típust különböztetnek meg, a kisebb, csillagtömegűt, ami mindössze a Nap tömegének néhány tucatszorosával rendelkezik, és a nagy tömegű, a masszív fekete lyukat, ami a Nap tömegének több milliárdszorosát is elérheti. Akadnak köztes tömegű kozmikus szörnyetegek is, azonban ezek rendkívül ritkák. A csillagtömegű fekete lyukak elméletileg halott csillagok maradványai, az azonban nem ismert, hogyan alakulnak ki az ezeknél sokkal nagyobb, akár egy galaxis csillagainak össztömegét is elérő fekete lyukak.

Az egyik legnépszerűbb elmélet szerint kialakulásuk a csillagok első generációjához kapcsolódik, a szimulációk szerint azonban ezek a csillagok tömegüket tekintve csupán néhány tucatszorosai voltak a Napnak, vagyis túl kicsik ahhoz, hogy önmagukban biztosítsák a legnagyobb fekete lyukak tömegét. Egy alternatív forgatókönyv szerint a masszív fekete lyukak a Nap tömegének egymilliószorosával rendelkező csillagokból keletkeztek, melyek kevesebb mint 2 millió év alatt felgyülemlő gázokból születtek. Egy másik modell szerint a masszív fekete lyukak magjai a galaxisok középpontjainak sűrű csillaghalmazaiban alakultak ki, melyek több ezer Nap-tömeggel rendelkező csillagokká olvadtak össze, idővel fekete lyukakba omolva össze.

Ez utóbbiaknak adott egy kisebb pofont az a nemrégiben tett fedezés, miszerint milliárd-csillagtömegű fekete lyukak már az egymilliárd évnél fiatalabb kozmoszban is léteztek. A tudósok nem tudnak kielégítő választ adni a kialakulásukra a világegyetem történetének ilyen korai szakaszában.


Egy bizonyos ponton, az úgynevezett Eddington határon túl, a fekete lyuk felé áramló anyag által kibocsátott energia megállítja a fekete lyukat tápláló folyamot, lekorlátozva az elérhető méretét. Bár lehetséges, hogy milliárd-csillagtömegű fekete lyukak kevesebb, mint egymilliárd évvel az ősrobbanást követően kifejlődjenek, "minden tényezőnek a lehető legkedvezőbben kellett alakulni a fekete lyuk számára, vagyis csak a legszerencsésebbek érhették el ezt az állapotot" - nyilatkozott a SPACE.com-nak Volonteri, hozzátéve, hogy a tudósok most azt vizsgálják, vajon a fekete lyukak képesek-e felülemelkedni az Eddington határon, úgynevezett szuper-Eddington méretekre növekedve. "Ez megkönnyítené a fekete lyukak növekedését"

Élénk vita kíséri azt a kérdést is, mely szerint ezek a nagy tömegű fekete lyukak képesek-e hatni galaxisaik növekedésére, illetve a galaxis növekedése meghatározhatja-e egy fekete lyuk fejlődését. A feltevések szerint a fekete lyukak által kibocsátott energia befolyásolja a galaktikus szerkezetek evolúcióját, de az is ugyanúgy elképzelhető, hogy a galaxisok kontrollálják, mennyi gáz juthat be a fekete lyukakba, így szabályozva méretüket. Nem kizárt tehát, hogy a masszív fekete lyukak és galaxisaik egyfajta szimbiózisban fejlődnek.

Az elkövetkező néhány évben távcsövek egész sora próbál majd választ adni erre a kérdésre, alaposabb betekintést engedve a fekete lyukakba különböző fényhullámhosszokon a rádiótól, az infravörösön és a látható fényen át a röntgen és a gamma sugarakig. A masszív fekete lyukak fejlődését egyáltalán nem könnyű tanulmányozni, evolúciójuk ugyanis hatalmas időszakokat ölel fel. A csillagtömegű fekete lyukak azonban segíthetnek fényt deríteni legnagyobb rokonaikra, mivel emberi léptékekkel nézve is elérhető időskálán fejlődnek, ezen felül pedig nem kevesebb, mint százmillió ilyen fekete lyuk rejtőzhet szerte a Tejútrendszerben.

A csillagtömegű fekete lyukak gyakran alkotnak párokat hagyományos csillagokkal. Az elmúlt évtizedben a röntgensugarú észlelésekből sok mindent kiderítettek arról, hogyan szívják el ezek a kis fekete lyukak társcsillagaik anyagát, segítve a csillagászoknak megérteni, hogyan teszik ugyanezt a masszív fekete lyukak, magyarázta a tanulmány társszerzője, Rob Fender, a brit Southampton Egyetem csillagásza.


A binárisok látszólag hónapokig, akár évekig tartó fényes kilövelléseket produkálnak. A kutatók azt gyanítják, hogy a fekete lyukakba beáramló anyagkorong hőmérséklete tömege növekedésével emelkedik, ionizálva a korong hidrogénjét. Ez megnöveli az anyagbefogási, más néven akkréciós korong anyagának viszkozitását, megkönnyítve a fekete lyukba történő beáramlását. A gyorsuló anyagfolyam okozhatja az észlelt kitöréseket. Végül az áramlás az akkréciós korong kimerülésével lelassul, lehűtve a korongot és újraindítva a ciklust.

Ez az aktivitási ciklus, amit a binárisok csillagtömegű fekete lyukjainál figyeltek meg, betekintést enged a nagy tömegű fekete lyukaknál észlelt sugarak és kitörések kialakulásába és energiaszintjeibe, ami olyan hatalmas, hogy képes a környező galaxisok formálására.

Nemrég fedeztek fel egy masszív fekete lyuk körül kavargó akkréciós korongot, ami valószínűleg egy túl közel merészkedett csillag maradványa lehet. Meglepő módon ez az anyag látszólag egészen közel helyezkedik el a fekete lyuk esemény horizontjához, ahhoz a határhoz, ahonnan az elméletek szerint már nincs menekvés. "Az anyag jeleinek elemzésével letesztelhetjük Einstein általános relativitás elméletének a jövendöléseit, ami felettébb izgalmas" - mondta Ruben Reis, a Michigan Egyetem asztrofizikusa, aki egy másik tanulmányt jegyez a Science ugyanazon számában, melyben Volonteri is publikált.

Hozzászólások

A témához csak regisztrált és bejelentkezett látogatók szólhatnak hozzá!
Bejelentkezéshez klikk ide
(Regisztráció a fórum nyitóoldalán)
  • Sir Ny #133
    ez nagyjából rendben van
  • blessyou #132
    Hát -- (egyébként köszönöm az infót a korábbi kérdésemmel kapcsolatban) -- TTW azóta nem reagált a konkrét érveimre, szóval én betudom annak, hogy végül is belátta tévedését.
  • blessyou #131
    A függvény értelmezési tartománya és értékkészlete lehetnek akár teljesen diszjunkt halmazok is, nem szabad az értelmezési tartományt és az értékkészletet bármi módon összemosni, még ha ugyanazon az alaphalmazon is dolgoznak.

    Bármilyen görbe egydimenziós, hacsak nem fraktál. Egy egyszerű módszer a kétdimenzós objektum azonosítására, hogy létezik felszíne, avagy területe (ami lehet akár végtelen nagy is).

    Egy görbének (mint mondjuk a sin grafikonja) nincs területe, hanem hosszúsága. Például ki lehet számolni a szinusz hosszát 0 és 2*pi között.

    Harmadik érv, hogy fizikailag értelmes mennyiségek (skalárok, vektorok, tenzorok) komponenseinek azonos mértékegységgel kell bírnia. Ez nem állna egy olyan konstrukción, ahol az első komponens egy hosszúság, második meg töltés.

    (mielőtt még felhozná valaki, a négydimenziós téridő helyvektora mind hosszúságban van mérve: [c*t, x, y, z].)
  • Sir Ny #130
    szerk: ,,( mindamellett, hogy amit mondasz, hogy nem létezik megfelelő irány, szakadásokat jelentene a téridőben, amikről szintén nem hallottam, hogy lenének az eseményhorizont közelében )"

    Késő volt már. Azt akartam írni, hogy az általad felvázolt tér-időben a feketelyuktól pontosan elfelé mutató fénysugárnak ( mely akkor lenne, ha nem lenne feketelyuk ) nincs képe (ezt belátni nem rendelkezem eszközökkel a topológiát tekintve, mindenesetre sejtem, hogy így van). Vagyis a görbített tér nem lehet (?) izomorf (?) a nem görbítettel, amiről még nem hallottam, hogy lenne téridő szakadás az eseményhorizontnál.

    A másik, amit írni akartam, (írtam is csak kissé körülményesen), hogy mi a helyzet a feketelyukba belépő tárgyakkal, fénysugarakkal, ha kifelé nem létezik olyan irány, akkor belülről hogyan érzékelem és értelmezem a belépő tárgyakat és fénysugarakat.
  • Sir Ny #129
    Akkor elmondom, hogy én hogyan képzelem. Veszek egy x-t grafikont, kétdimenziósat. Ebben a grafikonban levő az egyenesek a test mozgásai, ha nem hat rájuk erő ( első derivált konstans, a második nulla ). Felrajzolom egy test P mozgását, ami egyenes. A gravitáció a grafikonomat torzítja valahol, amivel megkapom x-t' grafikont. X-t' grafikonon a testem eddig P mozgása megváltozik, görbébb, torzabb lesz ( bár az x-t' grafikonomon ugyanaz az egyenlet írja le P'-t, mint x-t ben P-t ), és ezt a P'-t visszahelyezve az eredeti grafikonomba: megkapom a test mozgását. Vagy valami ilyesmi. ( persze ez nyílván csak lokálisan működik )
    Én így képzelem el ezt egy tér és egy idődimenzióban. Azaz én feltételezek egy kapcsolatot a tér-idő görbülés és a gyorsulás, mint x'' között, teszem ezt az Einstein-féle ekvivencia tételre hivatkozva, bár nem értek hozzá.

    Persze az egésszel bukom a Maxwell egyenletekkel való analógiákat, amik azt hiszem fennálnak, legalábbis a szakirodalom nagyon sokszor említi, de a konkrétumokat úgysem értem.
  • Sir Ny #128
    szerk: ááá

    ,, "A sűrűség nem értelmezhető 1 dimenzióban."

    A vonalmenti töltéssűrűség egy függvény, ami R-ből R-be képez. Azaz az értelmezési tartománya egy egy dimenziós tér. Tehát a vonalmenti töltéssűrűség egy dimenzióban értelmezett, ellentétben azzal, amit állítottál. "

    Újra átolvasva: lehet, hogy a félreértés az értelmezés műveletének helye? Egy dimenzióban nem értelmezhető a függvény, ha mi is egy dimenzió keretein maradunk, mert két dimenzió kell az értelmezéshez. Ellenben ha mi sok dimenziósak vagyunk, az értelmezés műveletét ( amely bless szerint egyenlő lenne pusztán az adatok leolvasásával, lsd értelmezési tartomány? Kétlem ) egy dimenzióban is el tudjuk végezni, mégha utána szükségünk is lesz több dimenzióra. Ez mondjuk egy teória, nem feltételezem igazából, hogy bless az kizárólag értelmezési tartomány létét érti értelmezés művelete alatt.
  • Sir Ny #127
    Azt majd a végén. Akkor mikor gondolkodnék?

    Ha S kábelben a töltések úgy oszlanak el, hogy az egyik végétől való x távolságban a töltéssűrűség |sin x|, akkor a töltéssűrűség ugyanannyi ,,dimenziós", mint a |sin x| függvény, nemdebár?
    Nem tudom, hogy hogy van egy függvény dimenziója definiálva ( bár egy függvény meglehetősen hasonlít egy mátrixhoz vagy egy vektorhoz, bár a pontos összvefüggéseket még nem tanultam ), de első nekifutásra nem tartom valószínűnek, hogy a sinus függvény egydimenziós legyen valami definíció szerint. ( még egyszer: nem néztem utána )

    A hozzászólásod többi részéről meg lerí a rosszindulat, többekközt amit TTW is mondott, vagy az, hogy nem dobsz linket, hanem elvárod, hogy én nézzek utána, mikor még az utána nézéshez szükséges terminológiát sem ismerem.
  • Tau Tang Wou #126
  • bvalek #125
    Gondold át mégegyszer. Nincs most időm elmagyarázni.
  • Tau Tang Wou #124
    "... ez a nárcisztikus elszólása elég infantilis önértékelésre utal."

    Te vagy a nárcisztikus.
    Ha nem az lennél, nem próbálnád meg igazolni itt, ország világ előtt magadat, hanem megírtad volna a #123 -ast privátban blessyou-nak.

    Csakhogy a viselkedésed önmagáért beszél.