Bu sanatçının izlenimi bir kara deliği tasvir ediyor. Kredi: ESA/Hubble, ESO, M. Kornmesser
Tek doğrulanmış orta kütleli kara deliklerden biri olan keşif, düşük kütleli, soyulmuş bir çekirdek olarak bilinen eşit derecede nadir bir nesnede yaşıyor.
Gökbilimciler keşfetti Kara delik diğerlerinin aksine. Yüz bin güneş kütlesinde, galaksilerin merkezlerinde bulduğumuz kara deliklerden daha küçük, ancak yıldızların patlamasıyla doğan kara deliklerden daha büyük. Bu, gökbilimciler tarafından uzun süredir aranan bir nesne olan, onaylanmış tek orta kütleli kara deliklerden biri olmasını sağlıyor.
“Güneşimizin boyutunun 100 katına kadar çıkan en büyük, yıldız kütleli kara delikler ve güneşimizin milyonlarca katı büyüklüğündeki galaksilerin merkezindeki süper kütleli karadelikler hakkında çok iyi tespitlerimiz var, ancak bunlar yok. Bunlar arasında herhangi bir siyah ölçüm. Bu büyük bir boşluk, ”diyor Utah Üniversitesi’nde astronomi doçenti ve çalışmanın ortak yazarı kıdemli yazar Anil Seth. “Bu keşif boşluğu dolduruyor.”
Andromeda galaksisi veya M31, Samanyolu’nun en büyük galaktik komşusudur. Kredi: NASA/JPL-Caltech
Kara delik, en yakın komşu galaksimiz Andromeda’daki devasa bir yıldız kümesi olan B023-G078’in içinde gizlenmişti. Uzun zamandır küresel bir yıldız kümesi olduğu düşünülen araştırmacılar, B023-G078’in bunun yerine soyulmuş bir çekirdek olduğunu savunuyorlar. Soyulmuş çekirdekler, daha büyük olanlara düşen ve dış yıldızları yerçekimi kuvvetleri tarafından sıyrılan küçük galaksilerin kalıntılarıdır. Geride kalan, daha büyük galaksinin yörüngesinde dönen küçük, yoğun bir çekirdek ve bu çekirdeğin merkezinde bir kara delik.
“Önceden, B023-G078’den çok daha büyük, büyük, soyulmuş çekirdeklerin içinde büyük kara delikler bulduk. Araştırmaya ABD’deyken başlayan Liverpool John Moores Üniversitesi’nden başyazar Renuka Pechetti, “Daha düşük kütleli soyulmuş çekirdeklerde daha küçük kara delikler olması gerektiğini biliyorduk, ancak hiçbir zaman doğrudan kanıt olmadı” dedi. Sonunda bu nesnelerden birini bulduğumuz açık bir durum.”
bu çalışma 11 Ocak 2022’de yayınlandı. Astrofizik Dergisi.
Sol panel, kara deliğin bulunduğu B023-G78’in konumunu ve görüntüsünü gösteren kırmızı kutu ve ek ile birlikte M31’in geniş alan görüntüsünü gösterir. Kredi: Iván Éder, https://www.astroeder.com/; HST ACS/HRC
Onlarca yıllık bir önsezi
B023-G078, yerçekimi tarafından sıkıca bağlanmış küresel bir yıldız topluluğu olan devasa küresel yıldız kümesi olarak biliniyordu. Bununla birlikte, toplam kütlesini, yaklaşık 6,2 milyon güneş kütlesini belirleyen nesnenin yalnızca tek bir gözlemi vardı. Seth yıllarca bunun başka bir şey olduğu hissine kapıldı.
“B023-G078 nesnesinin Andromeda’daki en büyük nesnelerden biri olduğunu biliyordum ve soyulmuş bir çekirdeğe aday olabileceğini düşündüm. Ama bunu kanıtlamak için verilere ihtiyacımız vardı. Uzun yıllardır daha fazla gözlem elde etmek için çeşitli teleskoplara başvuruyorduk ve önerilerim her zaman başarısız oldu” dedi Seth. “2014 yılında soyulmuş bir çekirdeğin içinde süper kütleli bir kara delik keşfettiğimizde, İkizler Gözlemevi bize bu fikri keşfetme şansı verdi.”
İkizler Gözlemevi’nden elde ettikleri yeni gözlem verileri ve Hubble uzay teleskobu, Pechetti, Seth ve ekibi, ışık profilini modelleyerek kütlenin nesne içinde nasıl dağıldığını hesapladı. Küresel bir küme, dış bölgelerde olduğu gibi merkeze yakın yerde aynı şekle sahip bir imza ışık profiline sahiptir. B023-G078 farklıdır. Merkezdeki ışık yuvarlaktır ve dışa doğru hareket ettikçe düzleşir. Yıldızların kimyasal yapısı da değişir, merkezdeki yıldızlarda nesnenin kenarına yakın olanlardan daha ağır elementler bulunur.
“Küresel yıldız kümeleri temelde aynı anda oluşur. Buna karşılık, bu soyulmuş çekirdekler, gazın galaksinin merkezine düştüğü ve yıldızları oluşturduğu tekrarlayan oluşum bölümlerine sahip olabilir. Ve diğer yıldız kümeleri, galaksinin yerçekimi kuvvetleri tarafından merkeze sürüklenebilir” dedi Seth. “Bir sürü farklı şey için bir tür çöplük. Bu nedenle, soyulmuş çekirdeklerdeki yıldızlar, küresel kümelerdekinden daha karmaşık olacaktır. B023-G078’de gördüğümüz de buydu.”
Araştırmacılar, küme içindeki herhangi bir yerde yıldızların ne kadar hızlı hareket etmesi gerektiğini tahmin etmek için nesnenin kütle dağılımını kullandı ve verileriyle karşılaştırdı. En yüksek hızlı yıldızlar, merkezin etrafında dönüyorlardı. Kara delik içermeyen bir model yaptıklarında, merkezdeki yıldızlar gözlemlerine kıyasla çok yavaştı. Kara deliği eklediklerinde verilerle eşleşen hızlar elde ettiler. Kara delik, bu nesnenin soyulmuş bir çekirdek olduğuna dair kanıtlara katkıda bulunuyor.
Pechetti, “Aldığımız yıldız hızları, bize tam merkezde bir tür karanlık kütle olduğuna dair doğrudan kanıt veriyor” dedi. “Küresel kümelerin büyük kara delikler oluşturması çok zor. Ama eğer soyulmuş bir çekirdeğin içindeyse, o zaman daha büyük olana düşen daha küçük galaksiden bir kalıntı olarak kalan bir kara delik zaten mevcut olmalı.”
Araştırmacılar, daha fazla orta kütleli kara delik tutabilecek daha fazla soyulmuş çekirdek gözlemlemeyi umuyorlar. Bunlar, düşük kütleli gökadaların merkezlerindeki kara delik popülasyonu hakkında daha fazla bilgi edinmek ve gökadaların daha küçük yapı taşlarından nasıl oluştuğunu öğrenmek için bir fırsattır.
Seth, “Büyük galaksilerin genellikle daha küçük galaksilerin birleşmesinden oluştuğunu biliyoruz, ancak bu soyulmuş çekirdekler, bu geçmiş etkileşimlerin ayrıntılarını deşifre etmemize izin veriyor” dedi.
Referans: “100.000 tespiti m⊙ M31’in En Büyük Küresel Kümesi’ndeki kara delik: Tidally Stripped Nucleus”, Renuka Pechetti, Anil Seth, Sebastian Kamann, Nelson Caldwell, Jay Strader, Mark den Brok, Nora Luetzgendorf, Nadine Neumayer ve Karina Voggel, 11 Ocak 2022, Astrofizik Dergisi.
DOI: 10.3847/1538-4357/ac339f
Diğer yazarlar arasında Liverpool John Moores Üniversitesi’nden Sebastian Kamann; Nelson Caldwell, Harvard-Smithsonian Astrofizik Merkezi; Jay Strader, Michigan Eyalet Üniversitesi; Mark den Brok, Leibniz-Institut für Astrofizik Potsdam; Nora Luetzgendorf, Avrupa Uzay Ajansı; Nadine Neumayer, Max Planck Institut für Astronomie; ve Karina Voggel, Observatoire astronomique de Strasbourg.