Tamás Ferenc: A fekete lyukak

Egy szép, tiszta éjszakán, ha a városból felnézünk az égboltra, több tucatnyi csillagot látunk. Ha kimegyünk egy távoli fényektől mentes mezőre, akkor ez a szám több ezerre növekszik. Ha mindezt egy közepes távcsővel tesszük meg, akkor a szám máris milliós nagyságrendűre ugrik. Bár az égbolt rengeteg csillagát ismerjük és az egyre szaporodó földi és űrtávcsövek segítségével ez a szám napról napra nő, de a legrejtélyesebbek azon csillagok, amelyeket nem láthatunk: a fekete lyukak.

Képen: művészi koncepció egy fekete lyukról
Kép eredetije: http://centalblackhole.files.wordpress.com/ )

Alapvetően a fekete lyukak a csillagközi téridő azon részei, amelyekből semmi, még a fény sem képes kitörni. De ez nem elég, mivel ezen különleges csillagászati képződmények olyan szinten megrongálják az Űr hagyományos téridejének szövetét, hogy a környéken lévő objektumokra is alapvető (gravitációs) hatással vannak. A fekete lyukak környéke viszonylag jól megfigyelhető, de ahogy közeledünk a konkrét határhoz, a folyamatok egyre inkább eldurvulnak, végül a határon átlépve a fekete lyuk belsejéből semmit sem tudunk.

A fekete lyukak keletkezése

Amikor egy óriási csillag élete végénél jár, akkor fokozatosan elégeti az összes üzemanyagát, majd amikor egy robbanás után kidobja a világűrbe a keletkezett anyagokat, akkor még marad egy igen kicsi, igen sűrű anyagmennyiség. Elég nagy tömeg esetén ez az anyagmennyiség már nem képes megtartani saját súlyát, így összeroskad és a gravitáció teljesen elszabadul: a csillagból fekete lyuk lesz! (Csak az arányok érzékeltetése végett: 1 kiskanálnyi térben kb. a Himalája súlya koncentrálódik...)

(Kép eredetije: http://astro.elte.hu/icsip/csill_elete/csillagok_elete/index.html )

Magát a „fekete lyuk” elnevezést John Archibald Wheeler tette ismertté egy 1967-ben New York-ban tartott konferencián, bár ő maga mindig is hangsúlyozta, hogy az elnevezést más javasolta neki. Az első fekete lyuk-jelölt a tőlünk 8100 fényévre lévő Cygnus X-1 egyik csillaga lett 1971-ben. A rendszer másik csillaga egy igen erős röntgen-sugárzó csillagnak tűnt eleinte, aztán a mérések és a számítások pontosítása során kiderült, hogy a két csillag valószínűleg anyagot cserél (a fekete lyuk szív el anyagot a másik csillagból), így a fekete lyukhoz fokozatosan közelítő anyag bocsájthatja ki ezeket az igen erős röntgen-jeleket.

(Művészi elképzelés a két csillag anyagcseréjéről
Kép eredetije: http://blackholes.stardate.org/directory/image.php?o=Cygnus-X-1&p=cygnus-x-1-concept )

A fekete lyuk tömege a jelenlegi számítások szerint 5-10-szerese a mi Napunkénak, sugara 30-60 km, míg társát 5,6 nap alatt kerüli meg. A fekete lyuk körül a szomszédos csillagból kiáramló gáz hoz létre akkréciós korongot, amely táplálja a csillagot. Néhány fekete lyuk a a sarki tengely mentés kibocsájt egy fúvóka-szerű anyagot, amely a másik koncepciós ábrán kiválóan látható.

(Kép eredetije: http://www.nasa.gov/centers/goddard/news/topstory/2007/blackhole_weight.html)

Az elméleti számítások szerint a legkisebb fekete lyuk 3,8 (± 0,5) Nap-tömegnyi lehet, de találhatunk több száz, vagy akár a galaxisok magjában több millió Nap-tömegnyi fekete lyukakat. Ilyen szörnyeteg lehet saját galaxisunk, a Tejút magjában is (2-3 millió Napnyi tömeggel) vagy a szomszédos galaxis, a 2,5 millió fényévre lévő az Androméda magjában is.

(Képen: Androméda galaxis - Kép eredetije: http://apod.nasa.gov/apod/ap021021.html )

Egyes elméletek szerint léteznek mikroméretű (10^-15 mm, vagy sokkal kisebb) fekete lyukak, de ezt a gyakorlatban nem sikerült igazolni!