BulvárSzerző: blikk 2026. 07. 26. 7 percnyi olvasás
Két fekete lyuk katasztrofális összeolvadása során keletkező gravitációs hullámok akár másodpercenként több ezer kilométeres sebességre is felgyorsíthatják az újonnan született objektumot. Az asztrofizikusok most először fejtették meg részletesen azt a fizikai mechanizmust, amellyel a téridő hullámai parittyaként lökik ki a fekete lyukakat saját szülőgalaxisukból. A felfedezés alapvetően változtatja meg a galaxisok fejlődéséről alkotott eddigi elképzeléseinket.
Az univerzum legextrémebb objektumai, a fekete lyukak nem feltétlenül mozdulatlan horgonyként csücsülnek a galaxisok középpontjában vagy a csillaghalmazok sűrűjében. Az elmúlt évek mérései és a legújabb elméleti modellek rámutattak, hogy léteznek úgynevezett elszabadult, vándorló fekete lyukak is, amelyeket döbbenetes sebességgel hajított ki a kozmoszba saját szülőhelyük. A kutatók régóta sejtették, hogy a jelenség hátterében a kettős fekete lyukak összeolvadása áll, ám az erre vonatkozó pontos fizikai magyarázatot és a folyamat részleteit a New Scientist beszámolója szerint sikerült átfogóan igazolni.
A folyamat megértéséhez Albert Einstein általános relativitáselméletéig és a gravitációs hullámok természetéig kell visszakanyarodnunk. Amikor két fekete lyuk egymás körül kering, majd egyre szűkülő spirálpályán végül egyetlen hatalmas objektummá egyesül, a folyamat során gigantikus mennyiségű energia szabadul fel a téridő fodrozódásaként. Ha a két eredeti fekete lyuk tömege vagy forgási sebessége eltérő, a kibocsátott gravitációs hullámok nem egyenletesen terjednek szét a térben, hanem egy meghatározott irányban sokkal erőteljesebbé válnak. Ez az aszimmetria egy hatalmas visszalökő erőt hoz létre az újonnan megszülető fekete lyukon.
A gravitációs hullámok képesek kipenderíteni a galaxisukból a fekete lyukakat / Illusztráció: Getty Images
Ez a jelenség ahhoz hasonlít, amikor egy lőfegyver visszarúg a golyó kilövésekor, ám itt a töltény szerepét maga a téridő hullámai játsszák. A szimulációk és mérések szerint a visszalökődés sebessége a másodpercenkénti néhány száz kilométertől akár az elképesztő, 5000 km/s-os értéket is elérheti. Ez a tempó messze meghaladja a legtöbb galaxis szökési sebességét, ami azt jelenti, hogy az így meglökött fekete lyuk kiszakad eredeti környezetéből, és egyedül vág neki a csillagközi térnek a Max Planck Gravitációfizikai Intézet elemzése alapján.
Az elméleti számításokat a gyakorlati megfigyelések is egyre erősebben támasztják alá. Az amerikai LIGO és az olaszországi Virgo detektorok által rögzített gravitációshullám-jelek elemzése során a fizikusoknak sikerült kimutatniuk a tengely körüli mozgás sajátos mintázatait. Amikor a keringő fekete lyukak tengelye imbolyog, az összeolvadás pillanatában keletkező gravitációs impulzus még koncentráltabbá válik. Az adatok modellezése igazolta, hogy a végső fekete lyuk több mint 1500 km/s-os sebességre gyorsult fel, ami lecsökkentette annak az esélyét, hogy a szülőhalmazában maradjon a Science News tudományos összefoglalója szerint.
Ez is érdekelheti
Egy tőlünk 130 millió fényévre lévő spirálgalaxis közepén olyan erők tombolnak, amelyeket még a csillagászok is csak most kezdtek megérteni. Egy különleges fekete lyuk ugyanis óránként több mint 200 millió kilométeres sebességgel fújja ki a kozmikus szelet, ami a fénysebesség ötöde. A jelenséget először sikerült megfigyelni, és a kutatók szerint mindez új fejezetet nyithat a galaxisok fejlődésének megértésében.
Emellett az aszimmetrikus tömegű rendszerek lehetővé tették a kutatók számára, hogy a magasabb frekvenciájú felharmonikus hullámok segítségével nemcsak a rúgás nagyságát, hanem annak pontos térbeli irányát is meghatározzák. Ez a precíziós asztrofizikai áttörés bizonyította, hogy a téridő hullámai által közvetített momentum képes szuperszonikus sebességű vándorrá tenni még a több tucat napsúlyú monstrumokat is.
A fekete lyukak kilökődésének megértése messze túlmutat az elméleti érdekességen, hiszen alapjaiban befolyásolja a kozmikus struktúrák evolúcióját. A csillagászok korábban úgy vélték, hogy a sűrű gömbhalmazokban a fekete lyukak többször is képesek egymással összeolvadni, így hozva létre egyre nagyobb, közepes tömegű fekete lyukakat. Ha azonban a nagy erejű visszalökődések miatt az első generációs összeolvadási termékek túlnyomó többsége azonnal elhagyja a halmazt, a hierarchikus növekedési láncolat megszakad az arXiv asztrofizikai tanulmánykötete szerint.
A jövőben induló, még érzékenyebb gravitációshullám-obszervatóriumok és az űrbéli eLISA misszió várhatóan több ezer hasonló eseményt detektálnak majd. Az új módszerekkel a tudósok képesek lesznek összekapcsolni a gravitációs hullámokból mért visszalökődési adatokat a galaxisok magjában megfigyelt optikai és rádiótartománybeli kitörésekkel. Ez nemcsak Einstein elméletének újabb diadalát jelenti, hanem teljesen új ablakot nyit az univerzum sötét vándorainak tanulmányozására a Penn State Egyetem kutatási beszámolója alapján.
Nos, a kozmikus utazás címben jelzett módja meglehetősen pusztító lenne ránk nézve, hiszen aligha maradnánk meg konzisztens egészek egy fekete lyuk közelében, de az atomjaink kétségtelenül együtt száguldanának vele.
Napi