Ahhoz képest, hogy néhány évvel ezelőtt a fekete lyukak létezése még mindössze elmélet volt, ma már sokat tudunk róluk: egy friss kutatás például kimutatta, hogy a gravitációs hullámok segítségével megfigyelt egyik legnagyobb tömegű feketelyuk-páros miért nem körpályán ütközött össze. A Nature szakfolyóiratban megjelent tanulmány egy messzi-messzi galaxisban lejátszódó drámát ír le, aminek egy szupermasszív fekete lyuk körül formálódó óriási porkorong a főszereplője.
Egy nemzetközi kutatócsoport egy olyan kirakós utolsó darabját találhatták meg, amely segítségével kiderülhet, hogyan jönnek létre és egyesülnek ezek a fekete lyukak. A rejtély 2019-re nyúlik vissza, amikor a LIGO és a Virgo obszervatóriumok váratlan gravitációs hullámokat fedeztek fel. A GW190521 névre keresztelt eseményt két fekete lyuk egyesülésének gondolják, amelyek nemcsak nehezebbek voltak, mint azt korábban fizikailag lehetségesnek tartották, hanem optikai esemény is kísérte őket, vagyis fényvillanással jártak.
Az eseménynek egy harmadik meglepő eredménye is volt: az, hogy az egyesülés előtti pillanatokban a fekete lyukak nem kör alakú pályán keringtek egymás körül, hanem elnyújtott alakún. „A GW190521 esemény az eddigi legmeglepőbb felfedezésünk. A fekete lyukak tömege és forgása már eleve meglepő volt, de még meglepőbb volt, hogy úgy tűnt, nem körpályájuk volt az egyesülés során” – idézi a sajtóközlemény Bartos Imrét, a tanulmány társszerzőjét, a Floridai Egyetem professzorát.
A nem kör alakú pálya meglepő, mert a gravitációs hullámok alapvető természetéből adódik a forma, amely nemcsak közelebb hozza a fekete lyukpárt ahhoz, hogy végül egyesüljenek, hanem egyúttal körkörössé is teszi pályájukat – mondta el Haiman Zoltán, a Columbia Egyetem professzora.
A kutatócsoport elmélete szerint a lehetséges válasz a galaxisok középpontjában, a saját csillagunk tömegének milliószorosának megfelelő óriási fekete lyukat rejtő, lapos, forgó gázkoronggal körülvett zord környezetben keresendő. „Ezekben a környezetekben a fekete lyukak tipikus sebessége és sűrűsége olyan nagy, hogy a kisebb fekete lyukak ide-oda ugrálnak, mint egy óriási biliárdjátékban, és széles kör alakú pályán mozgó binárisok nem létezhetnek” – mutat rá Kocsis Bence társszerző, az Oxfordi Egyetem munkatársa.
Újabb kutatások kiderítették, hogy a galaxisok középpontjában található forró gázkorong nagy szerepet játszik abban, hogy a kisebb fekete lyukak odagyűljenek, és közelebb kerüljenek a középponthoz. Ez nemcsak azt jelenti, hogy találkoznak és párokat alkotnak, hanem azt is, hogy egy ilyen pár kölcsönhatásba léphet egy harmadik fekete lyukkal, ami gyakran kaotikus tangóhoz vezet, ahol három fekete lyuk forog körbe-körbe. A GW190521 megfigyeléséig az összes korábbi tanulmány azonban azt mutatta, hogy az excentrikus fekete lyukak egyesülése viszonylag ritka. A megoldás valószínűleg abban keresendő, hogy az egyesülés nem klasszikusan háromdimenzióban, hanem inkább egy kétdimenziós környezethez közelebb álló, lapos korongszerű környezetben történt –
Ez a felfedezés jól illeszkedik a 2019-es megfigyeléshez, amely összességében most abba az irányba mutat, hogy a forrás további meglepő tulajdonságai megint nem olyan furcsák, ha a galaxismagban egy szupermasszív fekete lyukat körülvevő lapos gázkorongban jöttek létre.
Ez a felfedezés egy évszázados mechanikai probléma megoldásához is hozzájárulhat: a három objektum közötti kölcsönhatás a fizika egyik legrégebbi problémája, amelyet Newton, én és mások is intenzíven tanulmányoztak.
