Gökbilimciler, büyük kara deliklerin gizli hazinesini buluyor

Chapel Hill’deki Kuzey Carolina Üniversitesi’ndeki araştırmacılar tarafından yönetilen bir ekip, cüce gökadalarda daha önce gözden kaçan devasa kara deliklerden oluşan bir hazine buldu. Yeni keşfedilen kara delikler, kendi Samanyolu galaksimizin merkezindeki süper kütleli kara deliğin yaşam öyküsüne bir bakış sunuyor.

Dev bir sarmal gökada olan Samanyolu’nun birçok küçük cüce gökadanın birleşmesinden oluştuğuna inanılıyor. Örneğin, güney gökyüzünde görülen Macellan Bulutları, Samanyolu ile birleşecek olan cüce gökadalardır. Düşen her cüce, güneşimizin kütlesinin on veya yüz binlerce katı olan ve potansiyel olarak Samanyolu’nun merkezi süper kütleli kara deliği tarafından yutulmaya mahkûm olan, merkezi bir büyük kara delik getirebilir.

Ancak cüce galaksilerin ne sıklıkla büyük bir kara delik içerdiği bilinmiyor ve bu da karadeliklerin ve galaksilerin birlikte nasıl büyüdüğüne dair anlayışımızda önemli bir boşluk bırakıyor. Dergide yayınlanan yeni araştırma Astrofizik Dergisi kütleli karadeliklerin cüce galaksilerde önceden düşünülenden çok daha yaygın olduğunu ortaya çıkararak bu boşluğu doldurmaya yardımcı olur.

Çalışmanın baş yazarı ve UNC-Chapel Hill Ph.D. Mugdha Polimera, “Bu sonuç gerçekten aklımı başımdan aldı çünkü bu kara delikler daha önce açıkça görülebiliyordu,” dedi. Öğrenci.

Karışık mesajlar gönderme

Kara delikler tipik olarak, etraflarında dönen gaz ve yıldız tozunu yutarak aktif olarak büyüdüklerinde tespit edilir, bu da onları yoğun bir şekilde parlatır.

UNC-Chapel Hill Profesörü Sheila Kannappan, Polimera’nın Ph.D. danışmanı ve çalışmanın ortak yazarı, kara delikleri ateşböcekleriyle karşılaştırdı.

“Ateşböcekleri gibi, kara delikleri yalnızca aydınlatıldıklarında -büyüdüklerinde- görürüz ve aydınlatılmış olanlar bize ne kadarını göremediğimiz konusunda bir ipucu verir.”

Sorun şu ki, büyüyen kara delikler belirgin yüksek enerjili radyasyonla parlarken, yeni doğan genç yıldızlar da parlayabilir. Geleneksel olarak, gökbilimciler, bir gökkuşağı gibi bir spektruma yayıldığında her bir galaksinin görünür ışığının ayrıntılı özelliklerine dayanan tanı testleri kullanarak büyüyen karadelikleri yeni yıldız oluşumundan ayırt ettiler.

Keşfe giden yol, Kannappan ile çalışan lisans öğrencilerinin bu geleneksel testleri galaksi araştırma verilerine uygulamaya çalışmasıyla başladı. Ekip, bazı galaksilerin karışık mesajlar gönderdiğini fark etti – iki test büyüyen kara delikleri gösterecek, ancak üçüncüsü yalnızca yıldız oluşumunu gösterecekti.

Kannappan, “Önceki çalışmalar, bunun gibi belirsiz vakaları istatistiksel analizden reddetmişti, ancak cüce galaksilerdeki keşfedilmemiş kara delikler olabileceğine dair bir önsezim vardı.” Dedi. Üçüncü, bazen çelişkili testin, cücelerin tipik özelliklerine diğer ikisinden daha duyarlı olduğundan şüpheleniyordu: basit element bileşimleri (esas olarak Big Bang’den gelen ilkel hidrojen ve helyum) ve yeni yıldız oluşturma oranlarının yüksek olması.

Elon Üniversitesi’nde doçent olarak görev yapan ortak yazar Chris Richardson, teorik simülasyonlarla, karışık mesaj testi sonuçlarının, büyüyen devasa bir kara delik içeren, ilkel bileşimli, yüksek oranda yıldız oluşturan bir cüce gökada için teorinin öngöreceğiyle tam olarak eşleştiğini doğruladı. Richardson, “Simülasyonlarımın Kannappan grubunun bulduklarıyla aynı hizada olması, galaksilerin nasıl geliştiğine dair çıkarımları araştırmak için beni heyecanlandırdı” dedi.

Büyüyen kara deliklerin sayımı

Polimera, hem geleneksel hem de karışık mesaj türlerine dikkat ederek, büyüyen kara delikler için yeni bir nüfus sayımı oluşturma görevini üstlendi. Kannappan, RESOLVE ve ECO tarafından yürütülen iki araştırmada bulunan binlerce galaksideki kara delikleri test etmek için görünür ışık spektral özelliklerinin yayınlanmış ölçümlerini elde etti. Bu araştırmalar, yıldız oluşumunu incelemek için ideal olan ultraviyole ve radyo verilerini içerir ve alışılmadık bir tasarıma sahiptir: Çoğu astronomik araştırma, büyük ve parlak galaksileri tercih eden örnekleri seçerken, RESOLVE ve ECO, günümüz evreninin devasa hacimlerinin eksiksiz envanterleridir. cüce galaksiler bol miktarda bulunur.

Polimera, “Kara delik araştırmamızı cüce galaksilere yönlendirmememiz benim için önemliydi.” Dedi. “Fakat tüm nüfus sayımına baktığımda, büyüyen yeni tip karadeliklerin neredeyse her zaman cücelerde ortaya çıktığını gördüm. Onları ilk gördüğümde sayılar beni şaşırttı.”

Cüce galaksilerde bulduğu tüm büyüyen kara deliklerin yüzde 80’inden fazlası yeni türe aitti.

Sonuç fazla iyi görünüyordu. Polimera, “Hepimiz gergindik,” dedi. “Aklıma gelen ilk soru şuydu: Aşırı yıldız oluşumunun tek başına bu galaksileri açıklayabileceği bir yolu kaçırdık mı?” Yıldız oluşumu, modelleme belirsizlikleri veya egzotik astrofiziği içeren alternatif açıklamalar için kapsamlı bir araştırma yaptı. Sonunda ekip, yeni tanımlanan kara deliklerin gerçek olduğu sonucuna varmak zorunda kaldı.

Kannappan, “Hala kendimizi çimdikliyoruz” dedi. “Bir milyon takip fikrinin peşinden gitmekten heyecan duyuyoruz. Bulduğumuz kara delikler, kendi Samanyolumuzdaki gibi süper kütleli kara deliklerin temel yapı taşlarıdır. Onlar hakkında öğrenmek istediğimiz çok şey var.”