Uzak bir galakside yükselen bir parıltı, kara deliklere bakışımızı değiştirebilir

1ES 1927+654 olarak bilinen galakside garip bir şeyler oluyor: 2017’nin sonlarında ve bilim adamlarının açıklayamadığı nedenlerden dolayı, bu galaksinin kalbinde oturan süper kütleli kara delik büyük bir kimlik krizi geçirdi. Aktif galaktik çekirdekler (AGN) olarak bilinen bir karadelik sınıfına ait olacak kadar parlak olan zaten parlak olan nesne, aylar boyunca aniden çok daha parlak hale geldi ve görünür ışıkta normalden yaklaşık 100 kat daha fazla parladı. .

Şimdi, CU Boulder’dan bilim adamları da dahil olmak üzere uluslararası bir astrofizik ekibi, bu değişimin nedenini saptamış olabilir. Kara deliğin içinden geçen manyetik alan çizgileri, cismin özelliklerinde hızlı ama kısa süreli bir değişikliğe neden olarak baş aşağı dönmüş gibi görünüyor. Sanki Dünya üzerindeki pusulalar aniden kuzey yerine güneyi göstermeye başladı.

5 Mayıs’ta yayınlanan bulgular, Astrofizik DergisiÇalışmanın ortak yazarı Nicolas Scepi, bilim insanlarının süper kütleli kara deliklere bakışını değiştirebileceğini söyledi.

CU Boulder ile Ulusal Standartlar ve Teknoloji Enstitüsü (NIST) arasında ortak bir araştırma enstitüsü olan JILA’da doktora sonrası araştırmacı olan Scepi, “Normalde, kara deliklerin milyonlarca yıl içinde gelişmesini beklerdik” dedi. “Fakat görünüşte değişen AGN’ler dediğimiz bu nesneler çok kısa zaman ölçeklerinde evrimleşiyor. Manyetik alanları bu hızlı evrimi anlamanın anahtarı olabilir.”

JILA Üyeleri Mitchell Begelman ve Jason Dexter ile birlikte Scepi, ilk olarak 2021’de böyle bir manyetik flip-flop’un mümkün olabileceğini teorileştirdi.

Yeni çalışma bu fikri destekliyor. İçinde, NASA’nın Goddard Uzay Uçuş Merkezi’nden Sibasish Laha liderliğindeki bir ekip, bu uzak nesne hakkında şimdiye kadarki en kapsamlı verileri topladı. Grup, yerdeki ve uzaydaki yedi teleskop dizisinden gözlemler yaparak, 1ES 1927+654’ten gelen radyasyon akışının izini sürdü, AGN parladı ve sonra tekrar karardı.

Gözlemler, süper kütleli kara deliklerin manyetik alanlarının bilim adamlarının bir zamanlar inandığından çok daha dinamik olabileceğini gösteriyor. Ve Begelman, bu AGN’nin muhtemelen yalnız olmadığını belirtti.

Astrofizik ve Gezegen Bilimleri (APS) Bölümü’nde profesör olan Begelman, “Bunu bir durumda gördüysek, kesinlikle tekrar göreceğiz” dedi. “Artık ne arayacağımızı biliyoruz.”

Sıra dışı bir kara delik

Begelman, AGN’lerin bilinen evrendeki en aşırı fizikten bazılarından kaynaklandığını açıkladı.

Bu canavarlar, süper kütleli kara delikler etraflarındaki galaksilerden büyük miktarlarda gaz çekmeye başladığında ortaya çıkar. Suyun bir kanal etrafında dönmesi gibi, bu malzeme kara deliğe yaklaştıkça daha hızlı ve daha hızlı dönecek ve bilim adamlarının milyarlarca ışıkyılı uzaklıktan görebileceği yoğun ve çeşitli radyasyon üreten parlak bir “toplanma diski” oluşturacaktır.

Bu toplanma diskleri ayrıca ilginç bir özelliği de ortaya çıkarıyor: Merkezi kara deliğin etrafını saran ve Dünya’nın kendi manyetik alanı gibi, kuzey veya güney gibi farklı bir yönü gösteren güçlü manyetik alanlar üretiyorlar.

APS’de yardımcı doçent olan Dexter, “Event Horizon Teleskobu ve diğer gözlemlerden manyetik alanların gazın kara deliklere nasıl düştüğünü etkilemede önemli bir rol oynayabileceğine dair giderek artan kanıtlar var” dedi.

Bu, 1ES 1927+654’ün kalbindeki gibi bir AGN’nin teleskoplardan ne kadar parlak göründüğünü de etkileyebilir.

Mayıs 2018’e kadar, bu nesnenin enerji dalgalanması bir zirveye ulaştı ve daha fazla görünür ışık yaydı, aynı zamanda normalden çok daha fazla ultraviyole radyasyonu yaydı. Aynı zamanda, AGN’nin X-ışını radyasyonu emisyonları azalmaya başladı.

Scepi, “Normalde, ultraviyole yükselirse, X-ışınlarınız da yükselecektir.” Dedi. “Ama burada, ultraviyole yükselirken, X-ışını çok azaldı. Bu çok sıra dışı.”

Başını çevirerek

JILA’daki araştırmacılar, geçen yıl yayınlanan bir makalede bu olağandışı davranış için olası bir cevap önerdiler.

Begelman, bu özelliklerin sürekli olarak uzaydan gaz çektiğini ve bu gazın bir kısmının manyetik alanlar da taşıdığını açıkladı. AGN, kendi yönünün tersini gösteren manyetik alanları çekerse – kuzey yerine güneyi gösterirler – o zaman kendi alanı zayıflar. Bu biraz, bir halatla ipi bir yöne çeken bir halat çekme takımının, rakiplerinin diğer yöne çekme çabalarını boşa çıkarmasına benziyor.

JILA ekibi teoriye göre bu AGN ile kara deliğin manyetik alanı o kadar zayıfladı ki baş aşağı döndü.

Begelman, “Temelde manyetik alanı tamamen siliyorsunuz” dedi.

Yeni çalışmada, NASA liderliğindeki araştırmacılar, 1ES 1927+654’ten toplayabildikleri kadar çok gözlem toplamaya başladılar.

Ultraviyole ve X-ışını radyasyonu arasındaki kopukluk, duman tabancası olduğu ortaya çıktı. Astrofizikçiler, zayıflayan bir manyetik alanın bir AGN’nin fiziğinde böyle bir değişikliğe neden olacağından şüpheleniyorlar – kara deliğin yığılma diskini kaydırarak daha fazla morötesi ve görünür ışık ve paradoksal olarak daha az X-ışını radyasyonu yayması. Başka hiçbir teori, araştırmacıların gördüklerini açıklayamazdı.

AGN’nin kendisi sessizleşti ve 2021 yazına kadar normale döndü. Ancak Scepi ve Begelman olayı doğal bir deney olarak görüyorlar – bu nesnelerin parlak radyasyon ışınlarını nasıl beslediği hakkında daha fazla bilgi edinmek için kara deliğe yakın bir araştırma yapmanın bir yolu. Bu bilgi, bilim adamlarının gece gökyüzünde daha garip AGN’ler bulmak için tam olarak ne tür sinyaller aramaları gerektiğini bilmelerine yardımcı olabilir.

Scepi, “Belki daha önce gözlemlenmiş bazı benzer olaylar vardır – henüz onları bilmiyoruz” dedi.