A szuper sűrű, ún. elfajult anyagból álló fekete lyukak az univerzum legizgalmasabb és legrejtélyesebb égitestei. E különleges fény és gravitációs csapdák keletkezése szoros összefüggésbe hozható egy igen ritka kozmikus katasztrófával, a hipernova robbanással. A legújabb kutatások szerint ugyanis, az Univerzumban megfigyelhető rendkívül erős gammasugárzás és a hipernova robbanás egymást feltételező jelenségek.

^[1]

Az Eta Carinae-t övező világító anyagfelhő egy hipernova robbanás emléke

A 2004 óta Föld körüli pályán keringő Swift gammakitörés-megfigyelő műhold egy tőlünk 3,3 milliárd fényév távolságra fekvő halvány extragalaxisban hatalmas erejű gammakitörést detektált. A GRB 120 422A kódnéven nyilvántartott kitörés forrását is sikerrel azonosították; bizonyítást nyert ugyanis, hogy a rendkívül erős gammasugárzást egy, a fekete lyukak bölcsőjének tartott hipernova bocsátja ki. A hipernova olyan szupernagy, legalább száz vagy háromszázszoros naptömegű csillag, amely életútjának végén a csillag halálát okozó gigantikus termonukleáris robbanás során száz szupernova együttes energiájánál nagyobb (10⁴⁸ joule) energiával sugároz. A megfigyelések szerint, a hipernova robbanás „mellékterméke” a gammasugárzás. A gammasugárzás nagyfrekvenciájú (10¹⁹ Hz feletti) elektromágneses hullámokból álló olyan sugárzás, amely a gerjesztett atommagok alacsonyabban fekvő állapotba történő átmenetekor, az ún. gamma-bomláskor keletkezik. Eddigi ismereteink szerint, a gammasugárzás az Univerzum legnagyobb energiájú csillagközi folyamataihoz kapcsolódik.

^[2]

Az NGC 4526 extragalaxisban felrobbanó szupernova (balra alul) abszolút fényessége elérheti a csillagváros több milliárd csillagának együttes fényerejét

A felrobbanó hipernovák energiavesztesége olyan nagy, hogy a magfúziós robbanást követő összeomlás, az ún. gravitációs kollapszus során a gravitációs összehúzódás megállíthatatlanná válik, és a csillag anyaga kritikusan kis térfogatba sűrűsödik össze. Így alakul ki az összetört atommagok miatt a fekete lyukat alkotó szupersűrű, elfajult anyag.

^[3]

Fantáziarajz a fekete lyuk körüli eseményhorizontról, és az erős gravitácó miatt kialakuló akkréciós korongról

Az extrém sűrű anyagból álló feketelyuk olyan égitest, amelynél a felszínre vonatkoztatott szökési sebesség eléri, vagy meghaladja a fény sebességét. A fekete lyuk akkor jön létre, ha az adott tömegű csillag anyaga a hipernova robbanást követő gravitációs kollapszus során egy kritikus értéknél kisebb térfogatba tömörül. ( Ha a gravitációs kollapszus eredményeként a térfogat e határ felett marad, akkor egy szintén erősen sugárzó és rendkívül sűrű anyagból álló égitest, a neutroncsillag jön létre.) A fekete lyuk keletkezésekor a gravitációs erő válik meghatározóvá, szélsőséges esetben az összehúzódás megállíthatatlan, és a csillag anyaga egyetlen pontba sűrűsödik össze. E pontban bizonyos fizikai mennyiségek, mint például a sűrűség és a téridő végtelenné válnak (gravitációs szingularitás). A szinguláris térben olyan erős a gravitáció, hogy onnan sem fény, sem pedig anyag nem képes távozni. A fekete lyuk körüli, anyagot és fényt elnyelő gömb alakú térrész gravitáció szabta határa az ún. eseményhorizont. ( Az eseményhorizont, vagy Schwarzschild-sugár az a fekete lyuktól számított távolság, amelyen belül a gravitáció miatt az anyag és a fény „fogságba esik”.) A hipernova kitörések vizsgálata elősegíti a fekete lyukak keletkezési folyamatának jobb megértését.