Száguldó fekete lyukak: elmélettől a valóságig
A fekete lyukak pályamódosításának elmélete egészen az 1960-as évekig nyúlik vissza, amikor Roy Kerr új-zélandi matematikus megtalálta az Einstein-féle általános relativitáselmélet egy olyan megoldását, amely forgó fekete lyukakat ír le. Ez arra vezetett, hogy a fekete lyukakról kiderült: mindössze három tulajdonságuk különbözteti meg őket – tömegük, spinjük és elektromos töltésük. Továbbá az energia–tömeg ekvivalencia miatt a fekete lyuk tömegének akár közel 29%-a is forgási energiává alakítható.
Roger Penrose angol fizikus kimutatta, hogy ezt a forgási energiát el is lehet „nyerni”: egy pörgő fekete lyuk méretes „energiabomba” lehet, amiből óriási mennyiségű energia szabadulhat fel. Amikor két fekete lyuk összeolvad, másodpercek alatt olyan energia szabadulhat fel, amely százszor nagyobb, mint egy azonos tömegű csillagé. Ehhez további két évtizednyi szuperszámítógépes szimulációra volt szükség, hogy pontosan megértsék, miként alakul ki a gravitációs hullámokat kibocsátó, száguldó fekete lyuk, amely megfelelő forgási irány esetén akár 3000 km/s sebességgel is elhagyhatja szülőgalaxisát.
Gravitációs hullámok: az első bizonyítékok
Az elméletet egészen 2015-ig nem támasztották alá megfigyelések, de a LIGO és Virgo obszervatóriumok ekkor először detektálták két összeolvadó fekete lyuk gravitációs hullámait. A legizgalmasabb a „lecsengés” (ringdown) jelensége volt: a keletkező fekete lyuk hangvillához hasonló rezonanciája, ami a spinjéről árulkodik. Minél gyorsabban forog, annál tovább „zeng”. Mindezek a megfigyelések arra utaltak, hogy néhány fekete lyuk valóban olyan gyorsan távozott, hogy szinte egyenes vonalban szelik át a világűrt – nem követik többé a galaxisok görbe csillagpályáit.
Száguldó fekete lyukak „csíkjai” galaxisokban
Mindezek dacára sokáig csak a nagyon nagy tömegű, millió vagy milliárd naptömegű fekete lyukakat lehetett megfigyelni, amelyek extrém nyomokat hagynak a galaxisok gázaiban és csillagaiban. Amikor egy ilyen fekete lyuk átszáguld egy galaxisban, „csíkot” húz maga után: az ellenállhatatlan gravitáció hatására összeomló gáz- és porfelhőkből új csillagok keletkeznek, amelyek sorba rendeződnek a fekete lyuk mögött.
2025-ös kutatások több galaxisban is feltűnően egyenes, ragyogó csillagsávokat mutattak ki – ezeket a szakértők meggyőző bizonyítékként értékelik a száguldó fekete lyukak létezésére. Pieter van Dokkum, a Yale Egyetem csillagásza, olyan fekete lyukat figyelt meg a James Webb-űrtávcső segítségével, amely 10 millió naptömegű, és mintegy 1000 km/s sebességgel halad. Egy másik esetben egy 2 millió naptömegű fekete lyuk körülbelül 300 km/s sebességgel szelte át egy galaxis (NGC 3627) csillagmezőjét, maga mögött 25 000 fényév hosszú csillagsort hagyva.
Nem egyértelmű, de lehetséges, hogy kisebb tömegű rokonaik is vándorolnak, mivel a gravitációs hullámok megfigyelése szerint a fekete lyukak képesek úgy összeolvadni, ami elég erős „rúgást” eredményezhet. Ezek akár galaxisok között is vándorolhatnak.
Miért ne aggódj emiatt?
A száguldó fekete lyukak tehát új, izgalmas szereplői lehetnek a világegyetemnek. Bár nem kizárt, hogy idővel egy ilyen elképesztő objektum keresztezi a Naprendszerünket, ennek esélye igencsak csekély. Aggódni tehát nem érdemes – mindez csak gazdagítja, és izgalmasabbá teszi a világegyetem történetét, mint korábban hittük.
