Magyar kutatók segítségével fejtették meg a legfurcsább gravitációs hullámok eredetét

Tudomány

Az ELTE három, egykori fizikusa is tagja volt a kutatócsoportnak, ami magyarázatot talált a problémára.

A Nature című folyóiratban megjelent kutatás szerint a galaxisok közepén található óriási fekete lyukak körül elliptikus pályán mozgó, lapos, korongszerű gázfelhőkben található kisebb fekete lyukak biliárdgolyókként ütköznek egymással - olvasható az ELTE közleményében.

Néhány évvel ezelőttig a fő informacióforrásunk az univerzumról a fény volt, amíg 2015-ben a LIGO először detektált gravitációshullámokat egy fekete lyuk ütközésből.

A kutatásban három magyar fizikus vett részt:

  • Bartos Imre (Floridai Egyetem, az ELTE volt hallgatója),
  • Haiman Zoltán (Columbia Egyetem, New York, korábban az ELTE Békésy György ösztöndíjasa)
  • és Kocsis Bence (Oxford Egyetem, az ELTE korábbi hallgatója és adjunktusa, jelenleg is külsős témavezetője).

De miért meglepő, ha két fekete lyuk nem körpályán kering egymás körül?

- teszik fel a kérdést a közlemény. Haiman Zoltán szerint ez a gravitációshullámok alapvető természetéből fakad. A sugárzó fekete lyukak pályája viszonylag gyorsan köralakúvá válik a gravitációshullámok miatt, jóval az összeütközésük előtt. Korábbi kutatási eredmények azt mutatták, hogy a nem kör alakú pályák nagyon ritkák. Ez felveti az újabb kérdést: egy amúgy is kivételes feketelyuk-ütközés miért történhetett pont egy ilyen ellipszis alakú pályán?

A lehetséges válasz olyan galaxisok központjában rejlik, aminek a közepén egy óriási, a napnál több milliószor nehezebb fekete lyuk található, és ami körül örvénylik egy lapos korong alakú gázfelhő.

"Ebben a korongban nagyon sok kisebb fekete lyuk is található, és ezek olyan nagy sebességgel mozognak, hogy a gravitációs kölcsönhatásuk révén a fekete lyukak biliárdgolyókhoz hasonlóan pattognak egymás között. Ilyen körülmények között kör alakú kettősök nem létezhetnek" - mutatott rá Kocsis Bence.

Hozzátette: "Ilyen környezet kialakításához az óriás központi fekete lyuk jelenléte önmagában nem elegendő. ELTE-s doktoranduszokkal Szölgyén Ákossal és Máthé Gergővel korábban azt találtuk, hogy a fekete lyukak súlyuknál fogva vastag korongba rendeződnek. De a gyakori ütközésekhez még vékonyabb struktúrára van szükség.

Hiromichi Tagawával, az ELTE korábbi posztdoktori kutatójával megmutattuk, hogy azon galaxismagokban jöhetnek létre a szükséges feltételek, ahol található egy gázfelhő is.

A gáz hatására ugyanis a fekete lyukak eloszlása szinte kétdimenzióssá válik és befelé vándorolnak, majd a véletlen közeli elhaladások során, gáz disszipáció révén, a fekete lyukak szoros kettősöket formálhatnak. Ezen objektumok gyakran összetalálkoznak egy harmadik fekete lyukkal kaotikus táncot járva".

Az eddigi számítások azt feltételezték, hogy a fekete lyukak kölcsönhatása három dimenzióban történik, ami a legtöbb esetben igaz is, de ilyenkor többnyire körkörös kettősök keletkeznek.

"Elkezdtünk azon gondolkodni, mi történne ha a fekete lyukak egy lapos gázfelhőn belül tudnának csak mozogni, ami egy kétdimenziós környezetnek felel meg. Meglepetésünkre azt találtuk, hogy ebben az esetben a nem kör alakú pályák kialakulása drámaian megnő, akár 100-szorosára a háromdimenziós esethez képest. Ez az elmélet remekül illeszkedik a 2019-es megfigyeléshez, miszerint a GW190521 ütközés minden különleges tulajdonsága egyszerre magyarázható azzal hogy egy lapos gázfelhőben történt a folyamat egy távoli galaxis magjában egy óriási fekete lyuk közelében" - részletezi Johan Samsing.

Ez a felfedezés hozzátesz a sokszáz éves mechanika problémához is, a háromtestproblémához. Ez a folyamat is kritikus szerepet játszik abban, hogy a fekete lyukak hogyan ütköznek össze a világegyetem rejtett zugaiban.

A lapos gázfelhők elmélete az excentricitáson túl automatikusan megmagyarázza a GW190521 ütközés két másik meglepő tulajdonságát is. A nagy fekete lyuk tömeg annak az eredménye, hogy a sok kisebb fekete lyuk a gázfelhőbe zsúfolva többszörös ütközést szenved, minden ütközéssel tovább növelve a létrejövő fekete lyuk tömegét. Ezek az egymást követő ütközések a fekete lyukak forgását is felgyorsítják - írják.

A kutatók szerint mindez csak a kezdet. "Régóta próbálják megérteni a sűrű, lapos gázfelhők tulajdonságait, de ez egy bonyolult probléma. Az eredmény nagyon függ a gázfelhők tulajdonságaitól illetve attól is, hogy a fekete lyukak pontosan hogyan mozognak bennük. A GW190521 forráshoz hasonló fekete lyuk ütközések új módszert nyitnak a gázfelhők vizsgálatára. A kutatást tovább kell folytatni, ami további váratlan felfedezésekhez vezethet" - összegzi a közleményben Haiman Zoltán.

Kedves Olvasónk!

Elindult hírlevelünk, ha szeretné, hogy önnek is elküldjük heti ajánlónkat, kattintson ide a feliratkozásért!

A Magyar Narancs független, szabad politikai és kulturális hetilap.

Jöjjön el mindennap: fontos napi híreink ingyenesen hozzáférhetők! De a nyomtatott Narancs is zsákszám tartalmaz fontos, remek cikkeket, s ezek digitálisan is előfizethetők itt.

Fizessen elő, vagy támogassa a független sajtót! Olvassa a Magyar Narancsot!

Figyelmébe ajánljuk

A saját határain túl

Justin Vernon egyszemélyes vállalkozásaként indult a Bon Iver, miután a zenész 2006-ban három hónapot töltött teljesen egyedül egy faházban, a világtól elzárva, egy nyugat-wisconsini faluban.

Az űr az úr

Az 1969-ben indult Hawkwind mindig a mainstream csatornák radarja alatt maradt, pedig hatása évtizedek óta megkérdőjelezhetetlen.

Pincebogarak lázadása

  • - turcsányi -

Jussi Adler-Olsen immár tíz kötetnél járó Q-ügyosztályi ciklusa a skandináv krimik népmesei vonulatába tartozik. Nem a skandináv krimik feltétlen sajátja az ilyesmi, minden szak­ágnak, műfajnak és alműfajnak van népmesei tagozata, amelyben az alsó kutyák egy csoportozata tengernyi szívás után a végére csak odasóz egy nagyot a hatalomnak, az efeletti boldogságtól remélvén boldogtalansága jobbra fordulását – hiába.

Luxusszivacsok

A Molnár Ani Galéria 2024-ben megnyitott új kiállítótere elsősorban hazai, fiatal, női alkotókra fókuszál, Benczúr viszont már a kilencvenes évek közepétől jelen van a művészeti szcénában, sőt már 1997-ben szerepelt a 2. Manifestán, illetve 1999-ben (más művészekkel) együtt a Velencei Biennálé magyar pavilonjában.

Égen, földön, vízen

Mesék a mesében: mitikus hősök, mágikus világ, megszemélyesített természet, a szó szoros értelmében varázslatos nyelv. A világ végén, tajtékos vizeken és ég alatt, regei időben mozognak a hősök, egy falu lakói.

Visszaszámlálás

A Ne csak nézd! című pályázatot a Free­szfe, az Örkény Színház, a Trafó és a Jurányi közösen hirdették meg abból a célból, hogy független alkotóknak adjanak lehetőséget új előadások létrehozására, a Freeszfére járó hallgatóknak pedig a megmutatkozásra. Tematikus megkötés nem volt, csak annyiban, hogy a társulatoknak társadalmilag fontos témákat kellett feldolgozniuk. A nyertesek közül a KV Társulat pályamunkáját az Örkény Színház fogadta be.

Mészáros Lőrinc egy történet

A Mészáros Lőrinc című történetnek az lenne a funkciója, hogy bizonyítsa, létezik frissen, ön­erejéből felemelkedett nemzeti tőkésosztály vagy legalább réteg, de ha még az sem, pár markáns nemzeti nagytőkés. Valamint bizonyítani, hogy Orbán Viktor nem foglalkozik pénzügyekkel.

„Mint a pókháló”

Diplomáját – az SZFE szétverése miatt – az Emergency Exit program keretein belül Ludwigsburgban kapta meg. Legutóbbi rendezése, a Katona József Színházban nemrég bemutatott 2031 a kultúra helyzetével és a hatalmi visszaélések természetével foglalkozik. Ehhez kapcsolódva toxikus maszkulinitásról, a #metoo hatásairól és az empátiadeficites helyzetekről beszélgettünk vele.

Nem a pénz számít

Mérföldkőhöz érkezett az Európai Unió az orosz energiahordozókhoz fűződő viszonya tekintetében: május elején az Európai Bizottság bejelentette, hogy legkésőbb 2027 végéig minden uniós tagállamnak le kell válnia az orosz olajról, földgázról és nukleáris fűtőanyagról. Ha ez megvalósul, az energiaellátás megszűnik politikai fegyverként működni az oroszok kezében. A kérdés az, hogy Magyar­ország és Szlovákia hajlandó lesz-e ebben együttműködni – az elmúlt években tanúsított magatartásuk ugyanis ennek éppen az ellenkezőjét sugallja.