Az első fekete lyukról készült újabb felvétel megerősíti Albert Einstein általános relativitáselméletének helyességét.
Einstein jósolta meg először a fekete lyukak létét
2019-ben az Event Horizon Telescope (EHT) kollaboráció kutatócsoportja volt az asztrofizika történetében az első, akiknek sikerült értékelhető közeli felvételt készítenie egy fekete lyukról. Most, öt évvel később a kutatócsoport egy újabb felvételt publikált a Messier M87 katalógusjelű és a Szűz csillagképben található Virgo A galaxis közepén lévő szupermasszív fekete lyukról. Csakúgy, mint az első felvételen, ezen a képen is a fényes narancsszínű gyűrű közepén egy sötét árnyék látható.
Az M87 szupermasszív fekete lyukáról készített polarizált fényű felvétel a legelső olyan fotó, amit fekete lyukról, pontosabban ennek az akkréciós korongjáról sikerült készíteni Forrás: EHT Collaboration
De a gyűrű legfényesebb területe körülbelül 30 fokkal eltolódott a 2019-ben készített első felvételhez képest, miközben a kozmikus behemót sötét sziluettje változatlan maradt. A kutatócsoport szerint mindez pedig újfent megerősíti Albert Einstein 1916-ban publikált általános relativitáselméletnek helyességét.
Albert Einstein alkotta meg az általános relativitáselméletet, illetve a téridő fogalmát Forrás:Popper Foto/Getty Images
Az új kutatással kapcsolatos tanulmány az Astronomy & Astrophysics szakfolyóirat január 18-i számában jelent meg. Az általános relativitáselméletből az következik, hogy a véges de határtalan einsteini univerzumban mindenhol ugyanazok a törvényszerűségek érvényesülnek. Amennyiben ez így van, ez azt is jelenti, hogy a Virgo A körüli szupermasszív fekete lyukát övező narancsszínű gyűrű átmérőjének – ami lényegében a fekete lyuk körüli akkréciós korong –, mindaddig változatlannak kell maradnia, amíg nem változik meg a fekete lyuk tömege – és pontosan ezt erősítették meg az újonnan készített felvételek is.
Bár a fekete lyukak beszívják és csapdába ejtik az esemény horizontjukba belépő összes fényt, az általuk generált hatalmas erők több millió fokra felmelegítik a közeli anyagot, ami rádióhullámok és röntgensugarak kibocsátását eredményezi Forrás: https://www.sciencefocus.com/news/supermassive-black-hole-echo/
(Az akkréciós vagy anyagbefogási korong egy központi test körül keringő diffúz anyag, általában por, gáz vagy plazma áramlása közben létrejövő szerkezet. A fekete lyuk a rendkívüli gravitációs ereje miatt az akkréciós korongból folyamatosan anyagot szív magába.) A fekete lyukak létezését az általános relativitáselmélete alapján még Albert Einstein jósolta meg, de csak az 1960-as években sikerült empirikus bizonyítékot is találni a létezésükre.
Folyamatosan változik a kozmikus szörnyeteg körül akkréciós korong
Az M87 galaxis közepén fekvő fekete lyuk nem nyel el olyan mértékben és olyan gyorsan anyagot a környezetéből, hogy a tömege egy emberi élet során szignifikánsan megnövekedjen. Ez azt jelentené, hogy a Virgo A szupermasszív fekete lyuk körül lefotózott korong átmérője is egy ilyen rövid időintervallumon belül változatlan kellene, hogy maradjon.
Egy szupermasszív fekete lyuk művészi ábrája Forrás: MARK A. GARLICK / SHEFFIELD UNIVERSITY
Azonban a Virgo A fekete lyukat körülvevő, lapított, gyorsan mozgó gáz, plazma és por örvénye,
vagyis az akkréciós korong folyamatosan változik.
"Míg az általános relativitáselmélet szerint a gyűrű méretének meglehetősen állandónak kell maradnia, a fekete lyuk körüli turbulens, rendetlen akkréciós korong emissziója miatt a gyűrű legfényesebb része egy közös középpont körül billeg" - mondta Britt Jeter, a tanulmány társszerzője, az Academia Sinica Csillagászati és Asztrofizikai Intézet posztdoktori ösztöndíjasa a felfedezésről kiadott közleményben. "Az idő múlásával tapasztalt ingadozás mértéke olyan, amellyel a fekete lyuk körüli mágneses mezőre és plazmakörnyezetre vonatkozó elméleteinket tesztelhetjük" - tette hozzá a kutató.
A korong változásait bemutató fotómontázs Forrás: EHT Collaboration
A kép rögzítéséhez a tudósok egy sor teleszkópból származó, és még 2017-ben, illetve 2018-ban készített optikai észlelési információt egyesítettek, köztük olyanokat is, amelyeket nem használtak az első felvétel elkészítéséhez, így többek között a mexikói Large Millimeter Telescope, illetve a Grönlandon felállított 12 méter átmérőjű távcső, a Greenland Telescope felvételeit. "A rendkívül nagy átmérőjű grönlandi teleszkóp bevonása a kutatásba kitöltötte a kisebb teleszkópok kritikus hiányosságait" - mondta Rohan Dahale, a tanulmány társszerzője, a spanyol Andalúziai Asztrofizikai Intézet doktorjelöltje. Ennek nyomán született meg a 2019-ben publikált első felvétel, ami először engedett bepillantást egy fekete lyuk közvetlen környezetébe.
A több észlelési képből összeállított első, 2019-ben publikált felvétel Forrás: EHT Collaboration
"A 2021-es, 2022-es és az elkövetkező 2024-es év megfigyelései egyre jobb felvételeket eredményeznek, ez pedig a lehetőségeinket is kitolja a fekete lyukak asztrofizikájának jobb megismerésében" - nyilatkozta a tanulmány társszerzője.
