Kövessen minket a Facebookon

Nagyvilág

2020-10-18 14:19:00

Fekete lyuk a galaxisunk közepén: Nobel-díjat ért a sötét óriáségitestek vizsgálata

A fekete lyukak kutatásáért kapták meg a fizikai Nobel-díjat Roger Penrose brit, Reinhard Genzel német és Andrea Ghez amerikai fizikusok. Penrose az általános relativitás elve alapján bizonyította a fekete lyukak létezését. Genzel és Ghez pedig bebizonyították, hogy galaxisunk középpontjában egy szupermasszív fekete lyuk található. A Hetek cikke.

Érdekes módon a fekete lyukak létezésével kapcsolatos első felvetések már a XVIII. század végén megjelentek, bár akkor még nem annak nevezték őket. John Mitchell angol csillagász vetette fel, hogy az univerzumban lehetnek olyan nagy tömegű és nagy sűrűségű égitestek, amelyek láthatatlanok, mert a fény nem tud kilépni belőlük.

Az Einstein által 1915-ben megalkotott általános relativitáselméletből már szinte magától következett a fekete lyuk léte: a relativitáselmélet az univerzumot egy hálószerű téridő kontinuumnak képzeli el, amelyet a hálóra dobott golyóként meggörbít a gravitáció. 

Bármennyire is bizarrnak tűnik az elképzelés, az elméletet már négy évvel később egy napfogyatkozáskor sikerült igazolni: a Nap mögött elhelyezkedő csillagok fénye a görbült pálya miatt láthatóvá vált. Az általános relativitáselméletből tehát szinte automatikusan következik, hogy egy nagyon nagy tömegű test úgy meggörbíti a téridő hálóját, hogy ha egy bizonyos közelségbe kerül hozzá bármi, az nem képes „menekülni” a gravitációs erejétől – még a fény sem.

A fekete lyukak problematikája azonban még Einstein életében intenzív kutatások tárgya volt, amelynek eredményével a „mester” nem értett egyet. 1939-ben ugyanis – a közvélemény előtt leginkább az atombomba projekt révén ismert – Robert Oppenheimer és diákja, Hartland Snyder álltak elő egy olyan számítással, amelyben azt vizsgálták, hogy mi történik, ha egy gömbszimmetrikus anyagfelhő zsugorodik össze – azt találták, hogy léteznie kell egy úgynevezett eseményhorizontnak, amin belül már minden a középpontba, vagyis az úgynevezett szingularitásba tart, ahol már nem érvényesek a fizika ismert törvényei. Ha a fény vagy bármi más átlépi az eseményhorizontot, akkor onnan már nincs visszaút.

Bő húsz évvel később lépett színre Roger Penrose, aki ismerte Oppenheimer számításait és a néhány évvel korábban Kerr által elvégzett számításokat is. Penrose 1965-ös cikkében kiszámolta, hogy miként csapódik bele egy csillag egy fekete lyukba. Elmélete szerint a fekete lyuk belsejében minden a szingularitás felé mutat, és az általános relativitáselmélete alapján azt állította, hogy ott az anyag és az idő is megszűnik.

Penrose-zal új áramlatok érkeztek a kozmológiába és az általános relativitáselméletbe. Nem sokkal később azt is kiszámolta, hogy miként lehet energiát kinyerni egy forgó fekete lyukból, ezzel pedig megdöntötte azt a korábbi nézetet, hogy a fekete lyukakból nem lép ki semmi.

A két másik díjazott, Reinhard Genzel és Andrea Ghez közel harminc éven keresztül vizsgáltak olyan csillagokat, amelyek a galaxisunk középpontja körül mozognak. Penrose elmélete nyomán már tudták, hogy körülbelül mit is kell keresniük, illetve hogyan nézhet ki az, ami nem látszik. A kutatáshoz Genzel az európai működtetésű chilei teleszkópot, Ghez pedig a Hawaiin található Keck obszervatóriumot használta. A Tejútrendszer „sűrűjéből” azonosítani egy-egy „pacát” komoly kihívás volt harminc éve, és még most is az. Az egyik probléma, hogy a látható tartományban a milliárdból egy foton töri át magát ezen a csillaghalmazon. Ennek megfelelően a két csillagász az infravörös tartományban vizsgálta a galaxis közepét. A kép ilyen módon kitisztult, tízszer fényesebb lett, mint a látható tartományban. Ez még azonban nem volt elég: a Föld légkörének turbulenciája miatt rövid expozícióval készítettek felvételeket, majd a korrekciók elvégzésével állt össze a kép.

A két tudósnak nemcsak a csillagok összetételét, hanem sugárirányú sebességét is sikerült megállapítania. További megfigyeléseket végezve a csillagászok a sejtett fekete lyuk körül infravörös „lángokat” észleltek, ami megfelelt Penrose és az őt követő fizikusok számításainak. Az infravörös fellángolások ugyanis a fekete lyuk körül örvénylő anyagnak köszönhetőek, amely másodpercenként mint­egy százezer kilométert megtéve áramlik a Nap tömegénél négymilliószor nehezebb fekete lyuk körül.

A teljes cikket a Hetekben olvashatja el.

atv.hu

Ajánlom

További külföldi híreink