A népszerű Gyűrűk ura történetében szereplő mágikus szemhez hasonlóan festői galaxismag árulhat el részleteket a galaxisok és a bennük levő fekete lyukak kölcsönhatásairól.

A bemutatott kompozit felvételen a tőlünk mintegy 43 millió fényévre található NGC 4151 katalógusjelű galaxis figyelhető meg. A képre pillantva egyértelműen látszik, miért is kapta ez a tejútrendszer a „Szauron szeme” elnevezést a csillagászoktól. A hamisszínes felvételen a pupillában megjelenő kék szín jelzi a Chandra röntgenobszervatórium által detektált sugárzást, míg a sárga régiók ionizált hidrogénben (HII) gazdag, sugárzó tartományokat mutatnak a La Palma szigetén felállítótt 1 méteres Jacobus Kapteyn Teleszkóp fotója alapján. A vörös színnel jelölt területeket a VLA (Very Large Array) rádiótávcső-hálózat megfigyelései alapján vitték fel a képre, ezek semleges hidrogénfelhőket jeleznek. Az adatok alapján látszik, hogy a rendszer középpontjához közel elhelyezkedő felhők alakját gravitációs kölcsönhatások torzítják el, egyes részei pedig éppen a középpont felé zuhannak. A struktúra körvonalát adó vörös ellipszisben megfigyelhető sárga buborékok pedig nemrégiben lezajlott csillagkeletkezések nyomai.

Az NGC 4151 galaxis kompozit felvétele

Az NGC 4151 szépsége mellett érdekessége, hogy egyike a legközelebbi aktív fekete lyukkal rendelkező rendszereknek, ennek következtében elsődleges célpontja a fekete lyukak és a környezetükben előforduló gázanyag kölcsönhatását vizsgáló kutatóknak. A megfigyelések szerint a kölcsönhatások mind a fekete lyuk, mind a galaxis fejlődésében kulcsfontosságú szerepet játszanak.

A megfigyelések alapján a röntgentartományban megfigyelhető sugárzás oka minden bizonnyal a központi szupernehéz fekete lyuk hatásai által kiváltott anyagkidobódás - erre mutat mind a röntgensugárzást kibocsátó régió jól megfigyelhetően elnyúlt alakja, valamint a röntgenspektrum gondos elemzése. A pontos mechanizmusra a kutatók kétféle lehetséges magyarázatot is adnak.

Az egyik lehetőség szerint a központi fekete lyuk körülbelül 25 ezer évvel ezelőtti életszakaszában a jelenleginél sokkal nagyobb ütemben gyarapodott. A fekete lyuk hízása során a magba zuhanó, és felhevülő anyagból kibocsátott sugárzás ionizálta a környező gázanyagot, majd a létrejött elektronok és ionizált atommagok későbbi rekombinációja okozza a megfigyelhető intenzív röntgensugárzást.

A másik elképzelés szintén jelentős mennyiségű anyag kozmikus értelemben véve nemrégiben történt lyukba zuhanásának képét vázolja fel. A modell szerint az akkréciós korongban összegyűlt, majd a lyukba hulló anyag által kibocsátott sugárzás jelentős mennyiségű anyag kifúvásával (jetek képződésével) járt, a kifelé száguldó anyag pedig közvetlenül felfűtötte a környezetben levő gázanyagot. A jelentősen hevített gázanyag pedig a hőmérsékletnek megfelelően röntgentartományban vált megfigyelhetővé.

Mindkét elgondolás egyetért abban, hogy kozmikus értelemben a közelmúltban lezajlott folyamatok okozzák a megfigyelhető sugárzást, amely periódus akár alig 1%-a is lehet a fekete lyuk teljes élettartamának.

Annyi bizonyos, hogy a fekete lyuk aktivitása és annak változása döntő szerepet játszik a körülötte elhelyezkedő galaxis fejlődésében is. Amennyiben pedig a megfigyelt sugárzás forrása közvetlenül a lyuk irányából kiáramló anyag által felhevített gáz, ez arra mutat, hogy a fekete lyuk hatása nem csak viszonylag szűk környezetben, hanem galaxis-szerte érvényesül. Ez a hatás pedig hasonló lehet ahhoz, amit a galaxishalmazok méretskáláján is sikerült megfigyelni, ahol a halmazban levő fekete lyukak a galaxishalmazban levő szabad gázanyagra gyakorolnak jelentős befolyást.