Számos aktív galaxismagot figyeltek meg a nagyon távoli Univerzumban; a jelenlegi rekorder vöröseltolódása kicsit több mint 7, ami azt jelenti, hogy (a ma elfogadott kozmológiai modellt alkalmazva) amikor a detektált sugárzás elindult ebből a forrásból az Univerzum nem volt több, mint 800 millió éves. Ebben az AGN-ben található szupernagy tömegű fekete lyuk több, mint 109 naptömeg. Tehát nem volt egymilliárd éve sem, hogy ekkora tömeget gyűjtsön magára. És ez nem egyedi eset, számos hasonló, sőt még nagyobb tömegű fekete lyukat tartalmazó AGN-t ismerünk az Univerzum korai időszakából. Felmerül a kérdés, hogy a jelenleg ismert akkréciós folyamatok képesek-e ilyen rövid idő alatt ekkora tömeget összelapátolni a központi fekete lyukba.
A válasz az, hogy igen, de nagyon nehezen. Ha a legkorábbi csillagokból (ezeket harmadik populációhoz tartozó, vagy Population III, csillagoknak szokás nevezni) indulunk ki, akkor azok rövid élete után (minél nagyobb tömegű egy csillag, annál gyorsabban égeti el üzemanyagát és a feltételezések szerint a Population III csillagok jóval nagyobb tömeggel keletkeztek, mint a maiak) nagyjából 100 naptömegű fekete lyukak maradnak vissza. Ezek pedig néhány száz millió év alatt tudnak 109 naptömegűekké fejlődni, ha megengedjük, hogy ezen idő alatt időnként szuper-Eddington akkréció is megvalósuljon. Az Eddington akkréció esetén a gravitáció és a sugárnyomás pont kiegyenlíti egymást, hasonlóan a csillagok esetén használt definícióhoz. Az ezt meghaladó, szuper-Eddington akkréció nem tiltott, de csak időlegesen mehet végbe. Egyelőre azonban még nem ismert, milyen folyamat (vagy esetleg több is) indíthatja be és állíthatja le a szuper-Eddington akkréciót.
A másik megoldás, ha feltételezzük, hogy a kiindulási tömeg, az úgynevezett fekete lyuk csíra (black hole seed) nagyobb, százezer naptömegű volt. Ezek kialakulhatnak közvetlenül a gázfelhők összeomlása során (mielőtt még abból csillagok formálódhatnának), vagy sűrű csillaghalmazokban bekövetkező ütközések révén. Ilyenkor nincs szükség az Eddington limitet meghaladó akkréció feltételezésére.
Sajnos az eszközeink nem elég érzékenyek, hogy ezeket a nagyon korai Univerzumban jelenlévő fekete lyuk csírákat megfigyelhessük. (Bár mostanában egy hatos vöröseltolódás fölötti objektum esetén szóba került, hogy az esetleg pont egy ilyen korai fekete lyuk csíra lehet, de erről egy későbbi bejegyzésben szándékozom írni). Azonban lehetséges, hogy időben és térben közelebb is találhatók olyan korai fekete lyuk csírák, amelyeknek valami miatt nem sikerült tömeget gyűjteniük. Ilyen, százezer naptömegű vagy esetleg ennél kisebb fekete lyukakat törpegalaxisok középpontjában keresnek. Ugyanis ezek a galaxisok pont azért maradhattak törpék, mert nem olvadtak össze más galaxisokkal, és így nem igazán tudtak nagyobbra hízni. Így érthető a feltételezés, hogy a központi fekete lyuknak sem volt lehetősége jelentős tömegnövelésre, elég jól őrizheti a kezdeti állapotát.
Korábban nagyon kevés olyan törpegalaxist ismertünk, amelynek közepén biztosan tudtuk, hogy fekete lyuk tanyázik. Az elmúlt évtizedben azonban számos felfedezés született és ma már statisztikai kutatásokra is megfelelő nagyobb mintákat is össze lehet állítani.
Az egyik lehetőség, hogy a törpegalaxis közepében vizsgálják a csillagok és gáz mozgását és ebből következtetnek a központi fekete lyuk gravitációjára, de ez csak a legközelebbi objektumok esetén megvalósítható. A fekete lyukakat akkor lehet igazán jól megfigyelni, ha aktívak. Tehát AGN-ek keresése törpegalaxisokban végeredményben segíthet megértenünk a szupernagy tömegű fekete lyukak kialakulását is. A jelenlegi rekorder, az RGG 118 jelű törpegalaxis, amelynek központi fekete lyuka nagyjából ötvenezer naptömegű; optikai színképe alapján egyértelműen AGN-t tartalmaz és röntgen forrást is felfedeztek benne.
Jelenleg különböző hullámhossztartományokban végzett mérések alapján több valószínűsíthetően AGN-t tartalmazó törpegalaxis-mintát állítottak már össze. Legutóbb az infravörös kiválasztás esetén merült fel, hogy nagyon könnyen imitálhat AGN-re utaló jelet a csillagkeletkezés is, úgyhogy ezzel nem árt vigyázni.
A másik megoldás, ha feltételezzük, hogy a kiindulási tömeg, az úgynevezett fekete lyuk csíra (black hole seed) nagyobb, százezer naptömegű volt. Ezek kialakulhatnak közvetlenül a gázfelhők összeomlása során (mielőtt még abból csillagok formálódhatnának), vagy sűrű csillaghalmazokban bekövetkező ütközések révén. Ilyenkor nincs szükség az Eddington limitet meghaladó akkréció feltételezésére.
Sajnos az eszközeink nem elég érzékenyek, hogy ezeket a nagyon korai Univerzumban jelenlévő fekete lyuk csírákat megfigyelhessük. (Bár mostanában egy hatos vöröseltolódás fölötti objektum esetén szóba került, hogy az esetleg pont egy ilyen korai fekete lyuk csíra lehet, de erről egy későbbi bejegyzésben szándékozom írni). Azonban lehetséges, hogy időben és térben közelebb is találhatók olyan korai fekete lyuk csírák, amelyeknek valami miatt nem sikerült tömeget gyűjteniük. Ilyen, százezer naptömegű vagy esetleg ennél kisebb fekete lyukakat törpegalaxisok középpontjában keresnek. Ugyanis ezek a galaxisok pont azért maradhattak törpék, mert nem olvadtak össze más galaxisokkal, és így nem igazán tudtak nagyobbra hízni. Így érthető a feltételezés, hogy a központi fekete lyuknak sem volt lehetősége jelentős tömegnövelésre, elég jól őrizheti a kezdeti állapotát.
Korábban nagyon kevés olyan törpegalaxist ismertünk, amelynek közepén biztosan tudtuk, hogy fekete lyuk tanyázik. Az elmúlt évtizedben azonban számos felfedezés született és ma már statisztikai kutatásokra is megfelelő nagyobb mintákat is össze lehet állítani.
Az egyik lehetőség, hogy a törpegalaxis közepében vizsgálják a csillagok és gáz mozgását és ebből következtetnek a központi fekete lyuk gravitációjára, de ez csak a legközelebbi objektumok esetén megvalósítható. A fekete lyukakat akkor lehet igazán jól megfigyelni, ha aktívak. Tehát AGN-ek keresése törpegalaxisokban végeredményben segíthet megértenünk a szupernagy tömegű fekete lyukak kialakulását is. A jelenlegi rekorder, az RGG 118 jelű törpegalaxis, amelynek központi fekete lyuka nagyjából ötvenezer naptömegű; optikai színképe alapján egyértelműen AGN-t tartalmaz és röntgen forrást is felfedeztek benne.
 |
| Az RGG 118 jelű törpegalaxis optikai (SDSS) képe, a fehér keret jelöli, hol detektálták a Chandra műholddal a röntgen forrást. X-ray: NASA/CXC/Univ of Michigan/V.F.Baldassare, et al; Optical: SDSS; Illustration: NASA/CXC/M.Weiss |
