A fekete lyukak titkai
Demokrata
2003:15. szám
Hankó Ildikó
Az Antarktiszon telepített különleges műszeregyüttes, az Amanda (Antarctic Muon and Neutrino Detector Array) szokatlan teleszkóp: nem az ég, hanem a Föld belseje felé néz, ráadásul másfél kilométerrel a jégfelszín alatt helyezkedik el. A 400 méter hosszú szerkezet 308 optikai érzékelőt tartalmaz. A szokatlan tájolás oka, hogy a Föld szűrőként szolgál a műszer számára, hogy más sugárzások ne zavarják a neutrínók érkezését. Az Univerzum leghevesebb folyamatai során (fekete lyukak ütközése, gammakitörések, csillagok felrobbanása, galaxisok magvainak működése) nagy energiájú neutrínók keletkeznek; ezek úgy hatolnak át a bolygók testén, mint fény az üvegen, s csak igen ritkán tudnak közülük elkapni egyet-egyet a kutatók.
Teleszkóp a jég alatt
Korábbi eredmények szerint a neutrínók forrásának irányát 3,5 fokos pontossággal lehetett meghatározni az Amanda segítségével. Bár ez a szögtávolság még mindig elég nagy, ahhoz már sok esetben elég, hogy megtalálják valamilyen nagy energiájú folyamat forrását.
A gammakitörések a Világegyetem eddig ismert legnagyobb energiafelszabadulásai; eredetük mindmáig ismeretlen. Az újabb kutatások alapján sokan azt állítják, hogy két változatuk létezik: a rövid és a hosszú kitörések, amelyek alapvetően különböznek és más típusú események során keletkeznek. Közül kétezer gammakitörés elemzésével jutottak erre a megállapításra amerikai kutatók a Pennsylvania Állami Egyetemen. A gammakitöréseket kísérő sugárzások egyike két másodpernél rövidebb, a másik két másodpercnél hosszabb kitörésből keletkezik. Ez a két csoport fizikailag is másképp viselkedik: a hosszú kitörések olyan csillagok hatalmas erejű robbanásából származnak, amelyek tömege több mint harmincszorosa a mi Napunkénak. A rövid kitörések neutroncsillagok és fekete lyukak ütközésének kozmikus tűzijátékából származnak. Mészáros Péter, a Pennsylvania Állami Egyetem Csillagászati és Asztrofizikai Tanszékének vezetője szerint bármi történik is, minden gammakitörésnél egy vadonatúj fekete lyuk születésének vagyunk szemtanúi.
A gammakitörések természete a modern csillagászat legnagyobb rejtélyei közé tartozik. Korábban azt gondolták, hogy a kitörések többsége a Tejútrendszer korongjában zajlik. A CGRO nevű gammaműhold 1991-es felbocsátása óta kiderült, hogy a gammakitörések egyenletesen oszlanak el az égbolton. A tudósok többsége azon a véleményen van, hogy a kitörések zöme az univerzum távoli tartományaiban keletkezik, több milliárd fényév távolságra.
Több szó esett eddig az úgynevezett fekete lyukakról, amelyek jelenleg a csillagászati megfigyelések középpontjában állnak. Részben, mert még sok mindent nem tudnak róluk a szakemberek, részben, mert megértésük közelít az emberi értelem határáig. Ezek a rejtélyes nevű „képződmények” a téridő olyan sajátos tartományai, ahol a gravitációs térerő szélsőségesen erőssé válik, olyannyira, hogy még a fény sem tud megszökni belőle. A közelmúltig a fekete lyukaknak két típusát ismerték: a szupernóva-robbanás után visszamaradó csillagtömegű objektumokat, illetve a galaxisok középpontjában elhelyezkedő hatalmas, akár több száz millió naptömegű „szörnyetegeket”. Új megfigyelések arra utalnak, hogy e két fajta fekete lyuk között létezik egy átmeneti állapot, a közepes tömegű fekete lyukak birodalma; utóbbiak tömege néhány száz és néhány tízezer naptömeg között lehet.
A fekete lyukak körül örvénylő gázkorongoknak a belső része a legforróbb, s ez bocsátja ki a röntgensugárzás zömét (a kutatók a Földtől mintegy 10 millió fényévnyire lévő spirálgalaxis, az NGC 1313 két erős röntgenforrását vizsgálták). AZ elméletek szerint minél kisebb a fekete lyuk, annál forróbb a korong belső része, mivel annál szűkebb felületen zuhan befelé az anyag, és így a súrlódás is nagyobb. Ezek szerint a gázkorong belsejének hőmérséklete és a fekete lyuk tömege között számszerű összefüggés, mégpedig fordított arányosság áll fenn. Ezek alapján a kutatók úgy találták, hogy az általuk vizsgált források fekete lyukainak tömege valahol 200 és 500 naptömeg között lehet. Saját galaxisunkban, a Tejútrendszerben is létezhetnek ilyen közepes fekete lyukak, amelyek régebben, a mainál sokkal hevesebb csillagfejlődési folyamatok során alakultak ki.
Ez év tavaszán a NASA egy nagyszabású program végéhez érkezik: elindítja a „nagy obszervatóriumok” utolsó képviselőjét, az infravörös távcsövet (SIRTF). A NASA a 70-es években kezdte meg azt a programot, amelynek keretében különböző színképtartományokban működő távcsöveket állított Föld körüli pályára. A Compton Gamma Obszervatórium a legnagyobb energiájú, legrövidebb hullámhosszú gammatartományban észlelt, de 2000-ben véget ért küldetése; technikai problémák miatt megsemmisítették a Föld légkörében. Ennél ötvenszer érzékenyebb utódát 2005-ben állítják Föld körüli pályára.
A röntgentartományban napjaink legjobb távcsöve a Chandra, amelynek eredményeivel többször foglalkoztunk. Az űrtávcsövek királya azonban a Hubble-űrtávcső, amely a leglátványosabb felvételeket készíti már 1990 óta; eredményeivel forradalmasította a csillagászatot. Az optikai mellett a Hubble a színkép ultraibolya tartományában is készít felvételeket, de „belekóstolt” az infravörös-tartományba is. Hamarosan olyan űrtávcsövet állítanak Föld körüli pályára - a SIRTF-et -, amelynek az infravörös lesz a fő észlelési területe. A 85 centiméteres tükörrel rendelkező obszervatórium segítségével a korai univerzum objektumait, valamint olyan égitesteket tanulmányozhatnak, amelyek alig bocsátanak ki hőt, s átláthatnak a legporosabb területen is. Az új távcső a világegyetem „idős, hideg és koszos helyeit” deríti majd föl. Maga a műszer sberilliumból készült, főtükrének átmérője 85 cm. Az indításkori tömeg jelentős részét teszi ki az a 360 liter folyékony hélium, amellyel az infravörös érzékelők 5,5 Kelvinre (kb. -268 Celsius-fok) való hűtését oldják meg. Az űrtávcső olyan adatokkal szolgálhat a csillagászok számára, melyekből jobban megérthetik a bolygórendszerek, a csillagok és a galaxisok keletkezésének mikéntjét.
Az űrtávcsövet már átszállították a floridai Kennedy-űrközpontba, indítását április 15-ére tervezik, egy Delta-2-es rakétával. A NASA pályázatot írt ki a távcső új nevére, amelyet a remények szerint még a start előtt lezárnak.
Az NGC 6240 példa a centrumukban szupermasszív fekete lyukakból álló kettőst tartalmazó galaxisokra. A kompozit képet a Chandra röntgenteleszkóp és a Hubble Űrteleszkóp felvételeiből montírozták össze. A kék színnel kiemelt röntgensugárzás jelöli az óriási fekete lyukakból álló párt.
[NASA/Max Planck Institute for Extraterrestrial Physics]
Forrás: csillagaszat.hu
Demokrata
2003:15. szám
Hankó Ildikó
Az Antarktiszon telepített különleges műszeregyüttes, az Amanda (Antarctic Muon and Neutrino Detector Array) szokatlan teleszkóp: nem az ég, hanem a Föld belseje felé néz, ráadásul másfél kilométerrel a jégfelszín alatt helyezkedik el. A 400 méter hosszú szerkezet 308 optikai érzékelőt tartalmaz. A szokatlan tájolás oka, hogy a Föld szűrőként szolgál a műszer számára, hogy más sugárzások ne zavarják a neutrínók érkezését. Az Univerzum leghevesebb folyamatai során (fekete lyukak ütközése, gammakitörések, csillagok felrobbanása, galaxisok magvainak működése) nagy energiájú neutrínók keletkeznek; ezek úgy hatolnak át a bolygók testén, mint fény az üvegen, s csak igen ritkán tudnak közülük elkapni egyet-egyet a kutatók.
Teleszkóp a jég alatt
Korábbi eredmények szerint a neutrínók forrásának irányát 3,5 fokos pontossággal lehetett meghatározni az Amanda segítségével. Bár ez a szögtávolság még mindig elég nagy, ahhoz már sok esetben elég, hogy megtalálják valamilyen nagy energiájú folyamat forrását.
A gammakitörések a Világegyetem eddig ismert legnagyobb energiafelszabadulásai; eredetük mindmáig ismeretlen. Az újabb kutatások alapján sokan azt állítják, hogy két változatuk létezik: a rövid és a hosszú kitörések, amelyek alapvetően különböznek és más típusú események során keletkeznek. Közül kétezer gammakitörés elemzésével jutottak erre a megállapításra amerikai kutatók a Pennsylvania Állami Egyetemen. A gammakitöréseket kísérő sugárzások egyike két másodpernél rövidebb, a másik két másodpercnél hosszabb kitörésből keletkezik. Ez a két csoport fizikailag is másképp viselkedik: a hosszú kitörések olyan csillagok hatalmas erejű robbanásából származnak, amelyek tömege több mint harmincszorosa a mi Napunkénak. A rövid kitörések neutroncsillagok és fekete lyukak ütközésének kozmikus tűzijátékából származnak. Mészáros Péter, a Pennsylvania Állami Egyetem Csillagászati és Asztrofizikai Tanszékének vezetője szerint bármi történik is, minden gammakitörésnél egy vadonatúj fekete lyuk születésének vagyunk szemtanúi.
A gammakitörések természete a modern csillagászat legnagyobb rejtélyei közé tartozik. Korábban azt gondolták, hogy a kitörések többsége a Tejútrendszer korongjában zajlik. A CGRO nevű gammaműhold 1991-es felbocsátása óta kiderült, hogy a gammakitörések egyenletesen oszlanak el az égbolton. A tudósok többsége azon a véleményen van, hogy a kitörések zöme az univerzum távoli tartományaiban keletkezik, több milliárd fényév távolságra.
Több szó esett eddig az úgynevezett fekete lyukakról, amelyek jelenleg a csillagászati megfigyelések középpontjában állnak. Részben, mert még sok mindent nem tudnak róluk a szakemberek, részben, mert megértésük közelít az emberi értelem határáig. Ezek a rejtélyes nevű „képződmények” a téridő olyan sajátos tartományai, ahol a gravitációs térerő szélsőségesen erőssé válik, olyannyira, hogy még a fény sem tud megszökni belőle. A közelmúltig a fekete lyukaknak két típusát ismerték: a szupernóva-robbanás után visszamaradó csillagtömegű objektumokat, illetve a galaxisok középpontjában elhelyezkedő hatalmas, akár több száz millió naptömegű „szörnyetegeket”. Új megfigyelések arra utalnak, hogy e két fajta fekete lyuk között létezik egy átmeneti állapot, a közepes tömegű fekete lyukak birodalma; utóbbiak tömege néhány száz és néhány tízezer naptömeg között lehet.
A fekete lyukak körül örvénylő gázkorongoknak a belső része a legforróbb, s ez bocsátja ki a röntgensugárzás zömét (a kutatók a Földtől mintegy 10 millió fényévnyire lévő spirálgalaxis, az NGC 1313 két erős röntgenforrását vizsgálták). AZ elméletek szerint minél kisebb a fekete lyuk, annál forróbb a korong belső része, mivel annál szűkebb felületen zuhan befelé az anyag, és így a súrlódás is nagyobb. Ezek szerint a gázkorong belsejének hőmérséklete és a fekete lyuk tömege között számszerű összefüggés, mégpedig fordított arányosság áll fenn. Ezek alapján a kutatók úgy találták, hogy az általuk vizsgált források fekete lyukainak tömege valahol 200 és 500 naptömeg között lehet. Saját galaxisunkban, a Tejútrendszerben is létezhetnek ilyen közepes fekete lyukak, amelyek régebben, a mainál sokkal hevesebb csillagfejlődési folyamatok során alakultak ki.
Ez év tavaszán a NASA egy nagyszabású program végéhez érkezik: elindítja a „nagy obszervatóriumok” utolsó képviselőjét, az infravörös távcsövet (SIRTF). A NASA a 70-es években kezdte meg azt a programot, amelynek keretében különböző színképtartományokban működő távcsöveket állított Föld körüli pályára. A Compton Gamma Obszervatórium a legnagyobb energiájú, legrövidebb hullámhosszú gammatartományban észlelt, de 2000-ben véget ért küldetése; technikai problémák miatt megsemmisítették a Föld légkörében. Ennél ötvenszer érzékenyebb utódát 2005-ben állítják Föld körüli pályára.
A röntgentartományban napjaink legjobb távcsöve a Chandra, amelynek eredményeivel többször foglalkoztunk. Az űrtávcsövek királya azonban a Hubble-űrtávcső, amely a leglátványosabb felvételeket készíti már 1990 óta; eredményeivel forradalmasította a csillagászatot. Az optikai mellett a Hubble a színkép ultraibolya tartományában is készít felvételeket, de „belekóstolt” az infravörös-tartományba is. Hamarosan olyan űrtávcsövet állítanak Föld körüli pályára - a SIRTF-et -, amelynek az infravörös lesz a fő észlelési területe. A 85 centiméteres tükörrel rendelkező obszervatórium segítségével a korai univerzum objektumait, valamint olyan égitesteket tanulmányozhatnak, amelyek alig bocsátanak ki hőt, s átláthatnak a legporosabb területen is. Az új távcső a világegyetem „idős, hideg és koszos helyeit” deríti majd föl. Maga a műszer sberilliumból készült, főtükrének átmérője 85 cm. Az indításkori tömeg jelentős részét teszi ki az a 360 liter folyékony hélium, amellyel az infravörös érzékelők 5,5 Kelvinre (kb. -268 Celsius-fok) való hűtését oldják meg. Az űrtávcső olyan adatokkal szolgálhat a csillagászok számára, melyekből jobban megérthetik a bolygórendszerek, a csillagok és a galaxisok keletkezésének mikéntjét.
Az űrtávcsövet már átszállították a floridai Kennedy-űrközpontba, indítását április 15-ére tervezik, egy Delta-2-es rakétával. A NASA pályázatot írt ki a távcső új nevére, amelyet a remények szerint még a start előtt lezárnak.
Az NGC 6240 példa a centrumukban szupermasszív fekete lyukakból álló kettőst tartalmazó galaxisokra. A kompozit képet a Chandra röntgenteleszkóp és a Hubble Űrteleszkóp felvételeiből montírozták össze. A kék színnel kiemelt röntgensugárzás jelöli az óriási fekete lyukakból álló párt.
[NASA/Max Planck Institute for Extraterrestrial Physics]
Forrás: csillagaszat.hu
Nincsenek megjegyzések:
Megjegyzés küldése