Bu dört gökada, Chandra tarafından yürütülen ve büyüyen kara deliklerin kanıtlarını arayan 100’den fazla gökadanın geniş bir araştırmasının parçasıdır. Yeni bir çalışma, bu yoğun ortamlardaki yıldız kütleli kara deliklerin birden fazla yıldızı parçaladığına ve daha sonra büyümelerini hızlandırmak için enkazlarını kullandığına dair kanıtları ortaya çıkardı. Chandra sonuçları, yıldız-kütle türünden daha büyük ama süper kütleli kara deliklerden daha küçük olan bir sınıf olan “orta kütleli kara delikler”in yaratılması için bir yol sağlar. Bu galaksilerin her biri için Chandra verileri, Hubble Uzay Teleskobu’ndan alınan optik görüntülerle gösterilmektedir. Kredi: X-ray: NASA/CXC/Washington State Univ./V. Baldassare ve diğerleri; Optik: NASA/ESA/STScI
Evrenin en kalabalık bölümlerinden bazılarında kara delikler binlerce yıldızı parçalıyor ve kalıntılarını ağırlık toplamak için kullanıyor olabilir. kullanılarak yapılan bu keşif, NASAChandra X-ray Gözlemevi, anlaşılması zor bir kara delik sınıfıyla ilgili önemli soruların çözülmesine yardımcı olabilir.
Gökbilimciler daha önce yıldızları parçalayan birçok kara delik örneği keşfetmiş olsa da, bu kadar büyük bir ölçekte yıkım için çok az kanıt bulundu. Bu tür bir yıldız tahribatı, çok daha küçük bir gezegenin hızla genişlemesiyle orta büyüklükteki kara deliklerin nasıl oluştuğunu açıklayabilir. Kara delik.
Gökbilimciler iki tür kara delik üzerinde kapsamlı araştırmalar yaptılar. “Yıldız kütleli kara delikler” olarak bilinen daha küçük kara delikler, tipik olarak Güneş’in kütlesinin 5 ila 30 katı ağırlığındadır. Spektrumun diğer ucunda, milyonlarca hatta milyarlarca güneş kütlesi ağırlığında olabilen ve çoğu büyük galaksinin merkezinde bulunabilen süper kütleli kara delikler vardır. Son yıllarda, “orta kütleli” kara delikler olarak bilinen bir kara delik sınıfının var olduğuna dair kanıtlar da olmuştur.
NGC 1385 Kompozit. Kredi: X-ray: NASA/CXC/Washington State Univ./V. Baldassare ve diğerleri; Optik: NASA/ESA/STScI
108 galaksinin merkezindeki yoğun yıldız kümelerinin Chandra verilerini kullanan en son çalışma, bu orta büyüklükteki kara deliklerin nerede ve nasıl ortaya çıkıp genişleyebileceğine dair kanıtlar sunuyor.
Washington, Pullman’daki Washington Eyalet Üniversitesi’nden araştırmayı yöneten Vivienne Baldassare, “Yıldızlar bu aşırı yoğun kümelerde olduğu gibi birbirine çok yakın olduklarında, orta kütleli kara delikler için uygun bir üreme alanı sağlıyor” dedi. “Ve öyle görünüyor ki, yıldız kümesi ne kadar yoğunsa, büyüyen bir kara delik içerme olasılığı o kadar yüksek.”
NGC 1566 Kompozit. Kredi: X-ray: NASA/CXC/Washington State Univ./V. Baldassare ve diğerleri; Optik: NASA/ESA/STScI
Ekibin teorik çalışması, bir kümedeki yıldızların yoğunluğunun – belirli bir hacme sığdırılan sayının – bir eşik değerinin üzerinde olması durumunda, kümenin merkezindeki yıldız kütleli bir kara deliğin, içeri çekilirken hızlı bir büyüme göstereceğini ima ediyor. yakınlardaki bol yıldızları parçalar ve yutar.
Yeni Chandra çalışmasındaki kümelerden, bu eşiğin üzerinde yoğunluğa sahip olanların, yoğunluk eşiğinin altındakilere göre büyüyen bir kara delik içerme olasılığı yaklaşık iki kat daha fazlaydı. Yoğunluk eşiği, kümelerdeki yıldızların ne kadar hızlı hareket ettiğine de bağlıdır.
NGC 3344 Kompozit. Kredi: X-ray: NASA/CXC/Washington State Univ./V. Baldassare ve diğerleri; Optik: NASA/ESA/STScI
İbranice’den ortak yazar Nicholas C. Stone, “Bu, kara deliklerin doyumsuz doğasına dair gördüğümüz en muhteşem örneklerden biri, çünkü büyümeleri sırasında binlerce veya on binlerce yıldız tüketilebilir” dedi. Kudüs Üniversitesi. “Kaçak büyüme, ancak yıldız arzı kurumaya başladığında yavaşlamaya başlar.”
Bilim adamlarının galaksilerin merkezlerinde devasa kara deliklerin oluşabileceğini düşündükleri diğer yollar arasında devasa bir gaz ve toz bulutunun çökmesi veya aşırı büyüklükteki yıldızların doğrudan orta büyüklükte bir kara deliğe çökmesi sayılabilir. Bu fikirlerin her ikisi de bilim adamlarının büyük patlamadan sonraki ilk birkaç yüz milyon yılda var olduğunu düşündükleri koşulları gerektirir.
NGC 6503 Kompozit. Kredi: X-ray: NASA/CXC/Washington State Univ./V. Baldassare ve diğerleri; Optik: NASA/ESA/STScI
En son Chandra araştırmasının önerdiği süreç, evren tarihinde herhangi bir zamanda gerçekleşebilir, bu da orta kütleli kara deliklerin büyük patlamadan milyarlarca yıl sonra, günümüze kadar oluşabileceğini ima eder.
Yoğun yıldız kümelerindeki karadeliklerin büyümesi, kara deliklerin algılanmasını da açıklayabilir. yerçekimi dalgaları Lazer İnterferometre Yerçekimi Dalgası Gözlemevi tarafından (LİGO) Güneş’inkinin yaklaşık 50 ila 100 katı kütleye sahip bazı kara delikler. Bu tür kara delikler, büyük kütleli yıldızların çöküşünün çoğu modeli tarafından tahmin edilmiyor.
Palo Alto, California’daki Stanford Üniversitesi’nden ortak yazar Adi Foord, “Çalışmamız, yıldız kümelerinde kaçak kara delik büyümesinin meydana geldiğini kanıtlamıyor” dedi. daha da güçlü bir durum.”
Bu sonuçları açıklayan bir makale kabul edildi ve Astrofizik Dergisi.
Bu çalışma hakkında daha fazla bilgi için bkz. Kara Delikler Büyümeyi Artırmak İçin Binlerce Yıldızı Yok Ediyor.
Referans: Vivienne F. Baldassare, Nicholas C. Stone, Adi Foord, Elena Gallo ve Jeremiah P. Ostriker, “Yoğun yıldız ortamlarında devasa kara delik oluşumu: Yüksek hızlı dağılımlı nükleer yıldız kümelerinde gelişmiş X-ışını algılama oranları”, 14 Nisan 2022, Astrofizik Dergisi.
DOI: 10.3847/1538-4357/ac5f51
arXiv:2203.02517
NASA’nın Marshall Uzay Uçuş Merkezi, Chandra programını yönetiyor. Smithsonian Astrofizik Gözlemevi’nin Chandra X-ray Merkezi, Cambridge, Massachusetts’teki bilim operasyonlarını ve Burlington, Massachusetts’teki uçuş operasyonlarını kontrol ediyor.