Fekete lyukak, szelek és galaxisformálás
Az univerzum tele van különféle sugárzásokkal és részecskékkel. Ide tartoznak a teljes elektromágneses spektrum fotonjai, a rádióhullámoktól a gamma-sugarakig, a neutrínók, és persze a kozmikus sugárzás is. Ez utóbbi elnevezése csalóka: valójában nem sugárzásról van szó, hanem atommagokból és protonokból álló, elképesztő energiájú részecskeáramról, amely a világ legtúlzóbb körülményei között keletkezik, például fekete lyukak, szupernóva-robbanások vagy gyorsan forgó neutroncsillagok környezetében.
Néha azonban ezek a részecskék minden eddigit felülmúló energiával érkeznek. Ezeket nevezzük ultra-nagy energiájú kozmikus sugaraknak (angolul ultra-high energy cosmic rays), amelyeket 1962 óta ismerünk, de eredetük rejtély maradt. Fontos megjegyezni, hogy pontos forrásukat máig nem sikerült meghatározni.
Szupermasszív fekete lyukak – a lehetséges tettesek
Az NTNU kutatói egy új modellt javasoltak: a szupermasszív fekete lyukakból kiáramló szelek állhatnak ezeknek a hihetetlenül nagy sebességű, energiától duzzadó részecskéknek a hátterében. Oikonomou Foteini, a fizikai tanszék oktatója és kollégái szerint ezek a szelek akár a fénysebesség felével is száguldhatnak, és olyan erővel söprik át a galaxisok gázát, hogy akár az új csillagok keletkezését is képesek megakadályozni.
Bár a mi galaxisunk, a Tejútrendszer közepén is található egy fekete lyuk, a Sagittarius A*, az jelenleg nyugodt; kevés anyag jut a közelébe, így nincs mire rázúdulnia. Más, aktívabb galaxisokban azonban a szupermasszív fekete lyukak évente többszörösen a Nap tömegét is elnyelhetik – de nem minden anyag végzi a fekete lyukban. Egy részét a fekete lyuk kilöki, így keletkeznek ezek az óriási erejű szelek.
Részecskegyorsító az űrben
Domenik Ehlert szerint ezek a szelek nemcsak galaxisokat formálnak, hanem magukkal ragadják és hihetetlen sebességre gyorsítják az atommagokat is. Ezek a protonok vagy atommagok akár 1020 elektronvolt energiával is rendelkezhetnek – vagyis egy olyan parányi részecske energiája, amely összemérhető egy teniszgolyóéval, amikor Serena Williams 200 km/h-val szervál.
Ez az energiamennyiség körülbelül egymilliárdszorosa annak, amire a CERN nagy hadronütköztetője (Nagy Hadronütköztető, Large Hadron Collider) képes. Szerencsére mire ezek a kozmikus sugarak elérik a Földet, a légkör már nagy részét elnyeli és ártalmatlanítja, így a felszínen nem okoznak gondot. Az űrhajósok azonban jobban ki vannak téve ennek a veszélynek – bár Oikonomou szerint a Napból származó, alacsonyabb energiájú sugárzás gyakorisága miatt még mindig az jelenti a fő problémát az űrben.
Más gyanúsítottak és a bizonyíték hiánya
Az elmúlt évtizedekben felmerült, hogy ezek a nagyenergiás részecskék gamma-kitörésekből, extrém gyorsan fejlődő galaxisokból vagy éppen a szupermasszív fekete lyukak plazmakilövelléseiből származhatnak. Ezek a források mind óriási energiát hordoznak, de egyikükhöz sem sikerült konkrét bizonyítékot kapcsolni.
A norvég kutatócsoport ezért a fekete lyukak szeleinek lehetőségét vizsgálta alaposabban. Megállapították, hogy ezek a szelek elméletileg megfelelnek azoknak a feltételeknek, amelyek mellett a részecskék ekkora energiára tehetnek szert. Külön érdekesség, hogy a vizsgált energiatartományban a részecskék kémiai összetétele is összhangban van az elmélettel – olyan módon, ahogyan más modellek ezt nem tudják magyarázni.
Van még mit bizonyítani
A kutatók válasza továbbra is óvatos: elképzelhető, hogy valóban ezek a szelek lövik ki a nagyenergiájú kozmikus részecskéket, de a végleges bizonyíték még hiányzik. Ennek fényében a következő cél a neutrínó-észlelések tanulmányozása lesz, amelyek további támpontokat adhatnak a modell helyességéhez.
Fontos hangsúlyozni, hogy a tudomány mindig lépésről lépésre halad; bár a szupermasszív fekete lyukak szeleinek szerepe minden eddiginél valószínűbbnek tűnik, a megnyugtató válaszhoz további kísérletek és nemzetközi együttműködések szükségesek. Talán, ha most mi nem is, a következő generáció tanúja lehet a nagy rejtély megfejtésének.
