A Johns Hopkins Egyetem, a Max Planck Rádiócsillagászati Intézet és az Arizonai Egyetem kutatóinak számítógépes szimulációja szerint a galaxisunk szívéből érkező sugárzás spektrumában a fekete lyuk eseményhorizontján belül egy kör alakú árnyék lesz megfigyelhető ott, ahol a sugárzás a gravitációs elhajlás miatt a horizont alá merül.
A fekete lyuk eseményhorizontja az a felület, amelyen belülről semmilyen oda került anyag vagy sugárzás, így még maga a fény sem juthat ki. Ha ezt valóban sikerül lencsevégre kapni, akkor a fekete lyukak elméleti csodabogarakból végre kozmikus realitássá válnak. "A szimulációs képeken mindig megjelent az árnyék, függetlenül attól, hogy milyen szerkezetű környezetet helyeztünk a fekete lyuk köré - nyilatkozta Eric Agol a Hopkins Egyetemről. - Tanulmányunkkal elsősorban a csillagászok figyelmét kívántuk felhívni arra, hogy akár már a jelenlegi méréstechnikával is kimutatható galaxisunkban a fekete lyuk eseményhorizontja." A kutató ugyanakkor elismerte, hogy a szimulációban nem vették figyelembe, hogy a fekete lyuk környezetében levő plazma nemcsak kibocsáthat rádióhullámokat, hanem egyúttal el is nyelheti azokat. Ez azonban szerinte nem okozhat zavart, ha olyan rövid hullámhosszakon végzik a megfigyelést, amelyeken a plazma már átlátszóvá válik. "Ez legfeljebb a földi megfigyelések lehetőségeit szűkíti, mivel a légkör a rövidebb hullámhosszak egy részét elnyeli, ám a világűrbe telepített eszközöknél nem jelenthet gondot" - fűzte hozzá.
A csillagászok a fekete lyukakat mindeddig csak közvetve - a közeli csillagok pályájára gyakorolt gravitációs hatásuk, vagy a beléjük örvénylő gáz és porfelhők erőteljes sugárzása alapján - mutatták ki. Más galaxisok szívében ez a látható fény hullámhosszán is észlelhető, saját Tejútrendszerünkben azonban a galaxis tőlünk mintegy 25 ezer fényévre levő középpontja a köztünk levő fénylő anyagtömegek miatt csak hosszabb hullámhosszakon - az infravörös vagy a rádiótartományban - vizsgálható. "A galaxis szívéhez közeli Sagittarius A egy olyan erős rádióforrás, amelyről már régóta gyanítják, hogy erőteljes sugárzása egy fekete lyukba befelé örvénylő, erősen ionizált gáztömegektől ered - magyarázta Heino Falcke, a Max Planck Intézet kutatója. - Ugyanennek a tartománynak az infravörös képén olyan csillagok figyelhetők meg, amelyeknek sebes keringése feltehetőleg a rádióforrás közelében koncentrált igen nagy tömegnek tulajdonítható. Mindkét megfigyelés közvetve azt bizonyítja, hogy itt egy szupermasszív fekete lyuk található."
A nagyon hosszú bázisvonalú interferometria módszerével (Very Long Baseline Interferometry, VLBI) a csillagászok ma már a rádiótávcsövek egy olyan összekapcsolt rendszerét működtetik, amelynek felbontóképessége akkora, mint egy Föld méretű rádióteleszkópé. A VLBI módszert a milliméteres hullámhosszakon alkalmazva (millimeterVLBI) már olyan térbeli felbontóképesség érhető el, amely erősen megközelíti az árnyék észleléséhez szükséges érzékenységet. "Eddig nem is sejtettük, mennyire közel vagyunk a célhoz - mondta Falcke. - A jelenlegi felbontóképességgel Berlinből észlelhetnénk egy Los Angelesben lévő, mustármag méretű rádióforrást. Ezen már csak annyit kellene javítanunk, hogy kimutathassuk a magon levő barázdákat is. Ez egykét év alatt bizonyára elérhető."
A számítógépes szimulációban a kutatók figyelembe vették mindazokat az adatokat, amelyeket a csillagászok a Sagittarius A tömegéről és környezetéről tudnak. Az e célra kidolgozott "relativisztikus sugárkövető program" az elektromágneses sugárzások (fotonok) pályájának és hullámhosszának változásait követi nyomon a feltételezett irdatlan tömegű fekete lyuk által erősen meggörbített téridőben, az Einstein-féle általános relativitáselmélet téregyenletei alapján. Mivel egyelőre nem tudni, hogy a fekete lyuk forog-e, és ha igen, mekkora perdülettel, ez szabad paraméterként került be az egyenletekbe, miként az is, hogy milyen irányból "látunk rá" a fekete lyukra. A bizonytalan tényezők ellenére az eredmények a szubmilliméteres hullámhosszakon valamennyi esetben jól meghatározott, kör alakú árnyékot mutattak ki a Sagittarius A környezetéből érkező sugárzásban. Bizonyos paraméterek mellett ez a valóságban már a mai felbontóképességgel is kimutatható, de még a legkedvezőtlenebb esetben is a határ egy nagyságrenden belül van. Úgy tűnik, csupán pénz és idő kérdése immár, hogy megpillanthassuk egy fekete lyuk árnyékát...
(Élet és Tudomány)
Ajánló:
Az eredeti cikk kivonata a Astrophysical Journal Letters 2000. január 1-ei számában.
Korábban:
A cikkben rövid leírás és több link található a fekete lyukak témájában.