Így törölheti el a földi életet a Tejútrendszer közepén lévő fekete lyuk
Egy távoli galaxisban észlelt kozmikus anomália rémisztő jövőt vetíthet előre a Tejútrendszerben lévő élet számára.
A csillagászok egy kitörő szupernagytömegű fekete lyukat észleltek, amely elképesztő méretű sugárnyalábokat produkál, és egy olyan galaxisból tör elő, amely ugyanúgy spirálgalaxis, mint a mi Tejútrendszerünk.
A Tejútrendszernél háromszor nagyobb, 947 millió fényévre lévő J2345-0449 jelű spirálgalaxisból kitörő sugárnyalábok 6 millió fényév hosszúak. A sugárnyalábok észlelése után a csillagászokban azonnal megfogalmazódott a kérdés, hogyha a galaxisban lévő fekete lyuk – amelynek becsült tömege 1,4 milliárd Napnak felel meg – képes ilyen hevesen kitörni, akkor vajon a mi galaxisunk szupernagy tömegű fekete lyuka, a Sagittarius A* (Sgr A*) is képes lehet ilyen kitöréseket produkálni? És ha igen, mit jelentene ez az életre nézve a Tejútrendszerben?
Nem ez az első alkalom, hogy ilyen óriási sugárnyalábokat fedeznek fel a tudósok
Bár a múltban megfigyeltek már nagyobb sugárnyalábokat is – ilyen például a Porphyrion nevű kitörés, amely 23 millió fényév hosszú -, ezeket a kibocsátásokat elsősorban az elliptikus galaxisokkal hozták összefüggésbe, nem pedig a spirálgalaxisokkal.
„Ez a felfedezés több mint egy anomália – arra ösztönöz minket, hogy újragondoljuk, hogyan fejlődnek a galaxisok, és hogyan nőnek bennük a szupernagy tömegű fekete lyukak…” – mondta a kutatócsapat vezetője, Joydeep Bagchi egy közleményben. „Ha egy spirálgalaxis nemcsak túlélni, hanem fejlődni is képes ilyen szélsőséges körülmények között, akkor vajon mit jelenthet ez az olyan galaxisok jövőjére nézve, mint a mi Tejútrendszerünk?”
A kutatócsoport egyébként a Hubble űrteleszkóp, a GMRT rádiótávcső és az ALMA rádióteleszkóp-hálózat segítségével észlelte a J2345-0449-ben lévő fekete lyuk kitöréseit.
A fekete lyuk leállította a csillagkeletkezést a galaxisban
Korábban a tudósok úgy gondolták, hogy egy spirálgalaxis szívében lévő szupernagy tömegű fekete lyuk nagyobb kitörése elpusztíthatja a galaxis szerkezetét, különösen a galaxisok nevéhez fűződő jellegzetes spirálkarokat.
A J2345-0449 azonban nyugodtnak tűnik, és sikerült megőriznie a szerkezetét, beleértve a spirálkarokat is – annak ellenére, hogy az egyik leghevesebb fekete lyukkal rendelkezik, amelyet valaha egy spirálgalaxisban fedeztek fel.
Így néz ki a J2345-0449 és a benne lévő fekete lyuk a GMRT rádióteleszkóp felvételén.
Azt is érdemes megjegyezni, hogy ezt a távoli galaxist egy hatalmas gázhaló veszi körül, amelynél a központi fekete lyuk kozmikus kemenceként működik: felhevíti a gázhalót, röntgensugárzást bocsát ki, és megakadályozza, hogy új csillagok keletkezzenek.
A kutatók szerint a gamma- és röntgensugárzás, amely a galaxis szívében lévő fekete lyukból kilépő hatalmas sugárnyalábokhoz kapcsolódik, veszélyezteti a J2345-0449-ben esetlegesen kialakult életet.
Fennáll az esélye, hogy a Tejútrendszerben lévő fekete lyuk is ilyen aktív lesz?
A J2345-0449 és a Tejútrendszer között van néhány jelentős különbség, többek között az, hogy a mi galaxisunk egyharmad akkora, mint távoli rokona. Emellett a két galaxis szívében lévő fekete lyukak is különböznek valamennyire. Míg a J2345-0449-ben lévő szupernagytömegű fekete lyuk becsült tömege 250 millió és 1,4 milliárd naptömeg között van, addig a mi galaxisunk központi fekete lyuka, az Sgr A* sokkal kisebb, tömege körülbelül 4,3 millió naptömeg.
A 947 millió fényévre lévő galaxis közepén elhelyezkedő fekete lyuk azért ilyen aktív, mert mohón lakmározik a körülötte lévő felhőben, az úgynevezett akkréciós korongban kavargó gázból és porból. A fekete lyuk által fel nem emésztett anyag az égitest pólusaihoz kerül, ahonnan közel fénysebességgel lövell ki.
Az Sgr A*-nak jelenleg nincsenek ilyen erős kitörései (vitatott, hogy egyáltalán bocsát-e ki sugárnyalábokat), mert nem táplálkozik sok anyaggal. A tudósok ezt úgy szemléltetik, hogyha a központi szupernagytömegű fekete lyukunk egy ember lenne, akkor egymillió évente egy rizsszemen tartaná fenn magát.
A csillagászoknak először 2022-ben sikerült lefotózniuk a Tejútrendszer közepén lévő Sagittarius A*-t.
Ez a helyzet azonban megváltozhat, ha az Sgr A* elkap egy nagy gázfelhőt vagy csillagot, és elkezdi felfalni azt. Ha az Sgr A* szétszakítana egy óriási csillagot, a csillag anyaga a fekete lyuk köré hullana, és egy akkréciós korongot alkotna, ami akárcsak a távoli rokonánál, itt is sugárnyalábokat eredményezne.
Végzetes lenne, ha egy sugárnyaláb elérné a Földet
Ha a mintegy 27 000 fényévre lévő Sgr A* egyik kitörése közvetlenül a Naprendszerünk felé irányulna, akkor képes lenne eltörölni a bolygók légkörét, ezzel pedig a földi életet is. Azonban még ha túl is élnénk egy ilyen kitörést, a sugárzás elképesztő mutációkat okozna.
De tegyük fel, hogy a sugárnyaláb nem a Föld felé irányul. A kutatók szerint bár ebben az esetben a földi élet nem lenne annyira veszélyeztetve, a galaxisunkra akkor is hatással lenne a fekete lyuk kitörése. Ha egy sugár a csillagközi térbe lépne, akkor oly módon felmelegítené a gáz- és porfelhőket, hogy a Tejútrendszerben leállna a csillagkeletkezés.
Ez nem lenne példa nélküli a galaxisunkban, amelyben a tudósok szerint egykor hatalmas rádiósugárzások pusztítottak. Azt azonban, hogy az Sgr A*-ból újra kitörhetnek-e ilyen sugárnyalábok, és ha igen, mikor, egyelőre nagyon nehéz megjósolni.
Érdekes felfedezést tettek a galaxisban lévő sötét anyaggal kapcsolatban
A J2345-0449-et egy másik rejtély is övezi, amelyet a csillagászok most kezdenek majd el vizsgálni. A galaxis kutatása során a tudósok azt is megállapították, hogy a Tejútrendszerünknél háromszor nagyobb csillagváros tízszer annyi sötét anyagot tartalmaz, mint a mi galaxisunk.
A sötét anyag gyakorlatilag láthatatlan, mivel a csillagokat, a bolygókat, a holdakat, vagy épp a testünket alkotó közönséges anyagtól eltérően nem lép kölcsönhatásba a fénnyel. Azonban a gravitációval már igen, ez pedig kulcstényező a J2345-0449 szempontjából. Ez a távoli, nagy tömegű galaxis olyan gyorsan forog, hogy hatalmas mennyiségű sötét anyagra van szükség ahhoz, hogy megtartsa a szerkezetét, és ne hulljon szét.
A mostani eredmény azért is kulcsfontosságú, mert ez volt első alkalom, hogy a csillagászok kapcsolatot találtak egy galaxis sötét anyagtartalma, a szerkezete és a központi szupernagytömegű fekete lyuk aktivitása között. A kutatócsoport úgy véli, hogy ennek az összefüggésnek a további kutatása az asztrofizika egy teljesen új területét nyithatja meg.
„Ezeknek a ritka galaxisoknak a megértése létfontosságú nyomokat szolgáltathat az univerzumot irányító láthatatlan erőkről – beleértve a sötét anyag természetét, a galaxisok hosszú távú sorsát és az élet eredetét” – mondta Shankar Ray, a kutatócsoport egyik tagja. „Végső soron ez a tanulmány egy lépéssel közelebb visz minket a kozmosz rejtélyeinek megfejtéséhez, emlékeztetve minket arra, hogy az univerzum még mindig tartogat olyan meglepetéseket, amelyek meghaladják képzeletünket.”
Hogyan keletkeznek a fekete lyukak?
A fekete lyukak a kutatók szerint alapvetően kétféleképp keletkezhetnek. Az egyik lehetőség, hogy ezek az elképesztő tömegű égitestek akkor jönnek létre, amikor egy óriási csillag elpusztul. Azok a csillagok, amelyek tömege meghaladja a mi Napunk tömegének nagyjából 8-10-szeresét, néhány milliárd fényév alatt minden üzemanyagukat elhasználják, felrobbannak majd összeesnek, így egy nagyon tömör, sűrű objektumot – fekete lyukat – hagynak maguk után. Ezek a fekete lyukak viszonylag kisméretűnek számítanak, és a Nap tömegének néhányszorosát teszik ki. Ennek ellenére nem minden csillag hagy maga után fekete lyukat, a kisebb tömegű csillagokból általában fehér törpék lesznek.
A fekete lyukak kialakulásának másik módja a gáz közvetlen összeomlása, ez a folyamat azonban már nagyobb tömegű fekete lyukakat eredményez, amelyek tömege a Nap tömegének 1000-szeresétől akár 100 000-szereséig terjedhet.
Egyébként a kutatócsoport tanulmányát, amely a J2345-0449 jelű galaxisban lévő anomáliákat vizsgálja, március 20-án tették közzé a Monthly Notices of the Royal Astronomical Society című folyóiratban.