A különös kvazárok
A világegyetem legfényesebb objektumai
Az 1960-as évek elején a csillagászok meglepő objektumokat fedeztek fel az égbolton, melyek egyetlen fényes pontnak látszanak, akárcsak a csillagok, de azoknál erősebb rádiósugárzást bocsátanak ki magukból. Angolul quasi-stellar radio source-oknak, vagyis csillagszerű rádióforrásoknak nevezték el őket, mely kifejezés rövidítésével született meg a kvazár megnevezés.
1962-ben aztán egy holland asztronómus, Maarten Schmidt a 3C 273 jelzésű csillagszerű rádióforrás-vizsgálata során kiderítette, hogy a színképében megfigyelhető vonalak megfelelhetnek a hidrogéngáznak, ha az objektum fénye eltolódott a vörös felé, majd kiderült, hogy az égitestnek igen erős a vöröseltolódása, és gyorsan távolodik tőlünk. De mi is a vöröseltolódás? Nos, ez a jelenség akkor lép fel, ha egy égitest a köztünk lévő tér tágulása miatt egyre messzebbre kerül tőlünk, s ezért színképében a fénye a vörös felé tolódik el. A kvazárok színképelemzésekor pedig kiderült, hogy ezek az objektumok a tőlünk leggyorsabban távolodó, legtávolabbi megfigyelhető égitestek, döntő részük több milliárd fényévre van a Földtől, s a „legközelebbi” is 600 millió fényévre található. Ám a világegyetem legmesszibb égitestei egyúttal az univerzum legfényesebb objektumai is, s bár csak mintegy 10 százalékuk bocsát ki erős rádiósugárzást, a teljes energiakibocsátásuk általában tízezerszer erősebb, mint saját galaxisunk, a Tejútrendszer energiasugárzása. De mi biztosíthat ekkora energiakibocsátást? A legfényesebb égitestek hatalmas erejű sugárzásának a megértéséhez a legsötétebb objektumok megismerésén keresztül vezet el az út.
A Naptól kb. 1,7-2,7-szer nagyobb csillagok felső rétegei a termonukleáris fűtőanyagok kimerülése után a magjukra zuhannak, amitől a magban hirtelen óriásira nő a nyomás és a hőmérséklet, ezért a csillag felrobban, szupernóvaként felfénylik, majd lassan elhalványul. Ha a csillag tömege minimum 1,7-2,7-szer, maximum 20-40-szer nagyobb a Nap tömegénél, akkor a szupernóva-robbanás során teljesen összeroppan, és nagyon kis kiterjedésű, de óriási gravitációs erejű objektummá, fekete lyukká válik. Azért nevezzük fekete lyuknak, mert iszonyatos tömegvonzása még a legnagyobb sebességgel rendelkező részecskéket, a fotonokat (a fény részecskéit) sem engedi kiszökni magából. De vannak szupermasszív, más szóval nagyon nagy tömegű fekete lyukak is, melyek tömege (legalábbis az eddig ismerteké) százezertől tízmilliárd naptömegig terjed, felső határuk pedig a számítások szerint 50 milliárd naptömeg lehet. Még nem született egyértelmű válasz létrejöttük kérdésére, de szinte mindegyik galaxis középpontjában, így a miénkében, a Tejútrendszerében is szupermasszív fekete lyuk található. Meglétüket a körülöttük keringő csillagok, illetve a csillagközi anyag mozgása bizonyítja, míg a tömegükre a körülöttük keringő csillagok és csillagközi anyag mozgásának a sebességéből következtetünk. Körülöttük akkréciós (tömegbefogási) korong kering, melynek anyagát folyamatosan elnyelik. Nagy részükbe kevés anyag áramlik be, így nyugalmi állapotban vannak. Ám ha megnő a beléjük kerülő anyagok mennyisége, akkor ún. aktív galaxismagokká válnak, s a kvazárok is a legfényesebb aktív galaxismagok közé tartoznak.
De melyek az aktív galaxismagok jellemzői, és miként fest egy kvazár? Az aktív galaxismagok körül nagy mennyiségű csillagközi gáz kering spirális pályán, egyre gyorsuló sebességgel áramolva a szupermasszív fekete lyuk felé, miközben magas hőfokra hevül, s míg egy része belehull a fekete lyukba, más része az akkréciós korongra merőlegesen, két irányban kilökődik a csillagközi térbe mint jet, vagyis plazmakilövellés. Emellett pedig a felhevült gáz erős sugárzást bocsát ki az elektromágneses spektrum (rádióhullám, mikrohullám, infravörös (hő)sugárzás, látható fény-, ultraibolya-, röntgen- és gammasugárzás) egy vagy több tartományában. A kvazárok belsejében is egy vagy akár két szupermasszív fekete lyuk található. Az utóbbi lehetőségre szolgál bizonyítékul a 600 millió fényévre lévő s egy kvazárnak otthont adó Markarian 231 galaxis, melynek magjában egy nagyobb és egy kisebb szupermasszív fekete lyuk kering viharos sebességgel egymás körül. A kvazárt éltető nagyon nagy tömegű fekete lyuk (lyukak) körül egy néhány fényév átmérőjű akkréciós korong forog, melynek gázai a fekete lyukba (lyukakba) való beáramlásuk során több millió Celsius-fokra hevülnek, hőenergiájuk pedig biztosítja a kvazár hihetetlen mértékű energiasugárzását, ezen belül a hatalmas fényerejét. Az akkréciós korongtól távolabb, kb. száz fényévre pedig vékonyabb és hidegebb gázfelhők keringenek, s a kvazár itt olvad be az anyagalaxisába. S mi lesz (vagy már lett) a kvazárok sorsa? Az amerikai Yale Egyetem kutatói felfedezték, hogy egy kvazár fényessége néhány év alatt az eredeti hat-hétszeresére csökkent. A látható fény színképét vizsgálva pedig kiderült, hogy a belsejében található szupermasszív fekete lyuk közeléből eltűnt a „táplálékául szolgáló” gáz túlnyomó része, csak távolabb található elegendő mennyiségű gáz, amit nem tud magába szippantani, s így a kvazár sem kap megfelelő energiát. Mint az egyetem egyik kutatója, C. Megan Urry professzor kifejtette, a jelenség megfigyelése révén sok új dolog derülhet ki ezeknek az objektumoknak az életciklusáról, a természetükről. Új erőre kap, vagy végleg elhalványul a kvazár? Nem tudható. Mindenesetre a legfényesebb objektumok érdemesek rá, hogy tovább folytatódjék a kutatásuk.
Lajos Mihály
