Magyarok a Nature-ben: különös hármas aktív galaxismag

Magyar kutatók részvételével egy három aktív galaxismagból álló szoros rendszert fedeztek fel.

Ez a legszorosabb trió, amelyet eddig ismerünk. A benne levő egyik páros távolsága az égboltra vetítve mindössze 450 fényév. A harmadik komponens tőlük lényegesen messzebb, mintegy 24 ezer fényév távolságban található. Egy-egy galaxisnak általában csak egyetlen magja van. Néhányuknál kettő, igen ritkán – mint például a mostani esetben – három mag is megfigyelhető.

A galaxisok fejlődésük, növekedésük során ugyanis közel kerülhetnek egymáshoz, aminek a vége aztán a teljes egyesülés. Ilyenkor egy idő után a valaha önálló galaxisok magjai, a szupernagy tömegű (nagyjából 1 milliótól 10 milliárd naptömeg közé eső) fekete lyukak is összeolvadnak. Az új felfedezés, amely egy mindössze hat célpontból álló minta megvizsgálása után született, arra utal, hogy ezek az eddig gondoltnál gyakoribbak lehetnek, csak éppen nagyon nehéz egyértelmű megfigyelési bizonyítékot találni a létezésükre. Egy lehetséges „nyomjelzőt” viszont szolgáltat a mostani hármas aktív galaxismag.

A felfedezés kulcsa a legnagyobb felbontást nyújtó rádiócsillagászati technika, a nagyon hosszú bázisvonalú interferometria (VLBI) volt. Szerencsére mindhárom aktív galaxismag környezetéből rádiósugárzás érkezik hozzánk, ami a központi fekete lyuk mellől két átellenes irányba kiinduló relativisztikus plazmanyalábokból (jetekből) ered. Ez adott módot a szoros kettős felbontására rádiótávcsövekkel, ami más csillagászati képalkotó technikákkal lehetetlen vállalkozás volna.

A VLBI távoli, akár egymástól 10 ezer km távolságban levő rádióteleszkópok összehangolt megfigyelésein alapul. A mostani esetben az Európai VLBI Hálózattal (EVN) végezték a méréseket, nemcsak kontinensünkön, de Kínában, Oroszországban és Dél-Afrikában működő antennák bevonásával. Az egyik megfigyelésben részt vett a világ legnagyobb antennatányérja, a 305 m-es átmérőjű Arecibo (Puerto Rico) is. Az így kapott szögfelbontás mintegy 50-szer haladja meg a Hubble-űrtávcsővel elérhető értéket.

Bár a J1502+1115 jelű, z=0,39 vöröseltolódású kvazárban megbújó hármas rendszer felfedezése a VLBI finom felbontásának volt köszönhető, más hozzá hasonló szoros kettősöket elárulhatja a rádiósugárzó jet alakja. A jeteket kibocsátó komponensben a központi fekete lyuk forgástengelyének helyzetét ugyanis befolyásolja a körülötte keringő másik tömeg.

A precessziós mozgás miatt a tengelyirányban kilövellő jetek egyenes helyett csavarvonalat írnak le a térben – hasonlóan ahhoz, mint a vízsugár egy olyan locsolótömlőből, amelyet forgatunk öntözés közben. A csavart jetek jellegzetes alakot mutatnak a rádióképeken, a VLBI technikával elérhetőnél lényegesen nagyobb skálán. Így aztán nincs is feltétlenül szükség a rekordfelbontásra, az ígéretes jelöltek száma hatékonyabb módszerrel, rádiós égboltfelmérések útján is növelhető.

Az ilyen szoros kettős és hármas galaxismag-rendszerek kialakulásának, fejlődésének megértése több szempontból is fontos. Megfigyelésük révén egyrészt tanulmányozhatjuk a galaxisok, galaxismagok összeolvadásának fázisait. A központi fekete lyukak aktivitása befolyásolja maguknak a galaxisoknak a fejlődését. Másrészt az egymáshoz közel, szoros kettős rendszerben keringő hatalmas fekete lyukak Einstein általános relativitáselmélete szerint „megrángatják” maguk körül a téridőt, a periodikus zavar pedig gravitációs hullámok formájában terjed tovább. Hamarosan eljöhet az idő, hogy ilyeneket közvetlenül is detektáljunk. A csillagászati megfigyelések utalhatnak arra, hogy mire számíthatunk.

A mostani felfedezést minden bizonnyal még sok hasonló követi majd. A közeljövőben széles nemzetközi összefogással megépülő érzékeny rádióteleszkóp-hálózat, a négyzetkilométernyi összgyűjtőfelületet megcélzó SKA (Square Kilometre Array) részben Dél-Afrikában, részben Ausztráliában valósulhat meg, a 2020-as években, de már most indul előfutárainak működése mindkét országban.

A rangos Nature folyóirat július 3-i számában megjelenő, elektronikus formában már elérhető publikációt jegyző kutatócsoport vezetője Roger Deane (University of Cape Town, Dél-Afrika). A cikk második szerzője Paragi Zsolt (Joint Institute for VLBI in Europe, Hollandia), a csoport tagjai közt megtalálható még Frey Sándor (Földmérési és Távérzékelési Intézet, Kozmikus Geodéziai Obszervatórium, Penc). A magyar kutatók munkáját az Országos Tudományos Kutatási Alapprogramok (OTKA K104539) is támogatta.