A kozmikus szomszédságunkban megfigyelhető aktív galaxismag központi, szupernagy tömegű fekete lyuka kivételesen gyors ütemben növekszik, miközben olyan erős rádiókitörést produkált, amilyet korábban még sosem figyeltek meg. 

A különleges galaxis kiemelkedően fontos a kutatók számára, mert számos tulajdonsága hasonlóságot mutat a korai Világegyetem galaxisaival és az ott kialakuló első fekete lyukakkal. Stefanie Komossa, a bonni Max Planck Rádiócsillagászati Intézet kutatójának vezetésével a nemzetközi kutatócsoport – amelyben az ELTE csillagászai is szerepet vállaltak, és amelynek munkájában részt vett többek között Gabányi Krisztina Éva, az ELTE Csillagászati Tanszék kutatója, valamint Mezősi Attila, az ELTE alapszakos hallgatója is – az SDSS J110546.07+145202.4 jelű galaxist vizsgálta. 

Az objektum különlegessége, hogy több mint nyolc évvel ezelőtti kitörése óta rendkívül erős rádiósugárzást bocsát ki. A hatalmas rádiókitörés felfedezéséről a csoport tagjai még tavaly, az Astronomy & Astrophysics folyóiratban számoltak be. Bár a galaxis kozmikus léptékkel mérve viszonylag közel, mintegy 1,8 milliárd fényévre található a Földtől, központi fekete lyuka olyan jellemzőket mutat, amelyek inkább a fiatal Világegyetemben gyors ütemben növekvő fekete lyukakra emlékeztetnek. Ez lehetőséget ad arra, hogy a csillagászok a közeli Univerzumban tanulmányozzák azokat a folyamatokat, amelyek az első fekete lyukak kialakulásában és fejlődésében is szerepet játszhattak.

Az SDSS J110546.07+145202.4 jelű Seyfert-galaxis képe a látható és infravörös tartományban készített felvételek kombinációján (Fotó: DESI Legacy Survey)

Az Oroszlán csillagkép irányában látható spirálgalaxis magja által kibocsátott rádiósugárzás intentzitása rövid idő alatt több mint hússzorosára nőtt, és azóta sem mutat gyengülést. Az immár több mint nyolc éve tartó rendkívüli felfényesedés egyedülálló jelenség az aktív galaxismagok körében. A kutatók szerint ez az objektum egy új, gyors és hosszan tartó rádiófényesség-változást mutató galaxistípus első ismert képviselője lehet. A sugárzás forrása a galaxis központjában található fekete lyuk közvetlen környezete.

A fekete lyuk tömege a szupernagy tömegű kategóriában viszonylag alacsonynak számít – „alig” néhány millió naptömeget tesz ki –, ugyanakkor az anyagbefogás révén rendkívül gyorsan növekszik.

A gyorsan hízó, kis tömegű fekete lyukakhoz kapcsolódó erős rádiósugárzás önmagában is ritka jelenség, de ilyen hosszú ideig fennmaradó rádiófényes állapotot korábban még nem figyeltek meg. 

A kutatócsoport új megfigyeléseket és archív adatokat egyaránt felhasznált, a rádióhullámoktól egészen a nagy energiájú röntgensugárzásig. Elemzésük alapján valószínű, hogy az elmúlt években a korábbinál jóval több anyag hullott a fekete lyukba, ami egy csaknem fénysebességgel kifelé haladó részecskenyaláb, vagyis jet kialakulásához vezetett. A kutatók egyelőre nem tudják pontosan, mi okozta a fokozott anyagbefogást, illetve miért tart ilyen sokáig a rádiókitörés.

A viszonylag kis tömeg és a gyors növekedés éppen azok a tulajdonságok, amelyeket a korai Világegyetem galaxisainak központi fekete lyukaitól várunk. Az ilyen objektumok azonban rendkívül távoliak, ezért részletes vizsgálatuk nehéz. Az SDSS J110546.07+145202.4 viszont kozmikus léptékkel mérve hozzánk viszonylag közel található, így kiváló lehetőséget nyújt a fekete lyukak fejlődésének és a jetek kialakulásának tanulmányozására. 

A kutatók szerint az ehhez hasonló események segíthetnek feltárni a Világegyetem legszélsőségesebb fizikai környezetében zajló folyamatokat. 

A jövőben nagy felbontású rádióinterferométeres (VLBI) hálózatok, például az Európai VLBI Hálózat (EVN) és az amerikai Very Long Baseline Array (VLBA) segítségével részletesen feltérképezhető lesz a jet szerkezete és fejlődése. A déli féltekén most épülő, rendkívül érzékeny Square Kilometre Array (SKA) interferométer pedig várhatóan számos hasonló hirtelen rádiófelfényesedés felfedezését teszi majd lehetővé, hozzájárulva a korai Világegyetem és az első fekete lyukak eredetének jobb megértéséhez.

A friss eredményekről beszámoló tanulmány az Astrophysical Journal folyóiratban jelent meg, a kutatásról szóló nemzetközi sajtóközlemény pedig itt érhető el.

Borítókép: MI által készített illusztráció a központi fekete lyukról, az azt körbevevő anyagbefogási korongról és a rá merőlegesen kilövellő, a fényéhez közeli sebességre felgyorsított részecskék alkotta – az intenzív rádiósugárzásért felelős – plazmanyalábról (Forrás: MPIfR)