Erken evrende tespit edilen ölmekte olan galaksilerin içindeki süper kütleli kara delikler

Uluslararası bir gökbilimciler ekibi, erken evrende ölmekte olan galaksilerin aktif süper kütleli kara deliklerinden gelen sinyali tespit etmek için Subaru Teleskobu da dahil olmak üzere dünyanın en iyi teleskoplarından alınan gözlemleri birleştiren bir veri tabanı kullandı. Bu aktif süper kütleli karadeliklerin görünümü, ev sahibi galaksideki değişikliklerle ilişkilidir, bu da bir kara deliğin ev sahibi galaksinin evrimi üzerinde geniş kapsamlı etkileri olabileceğini düşündürür.

Samanyolu galaksisi, hala oluşan yıldızlar da dahil olmak üzere çeşitli yaşlardaki yıldızları içerir. Ancak eliptik gökadalar olarak bilinen gökadalarda, tüm yıldızlar yaşlı ve aşağı yukarı aynı yaştadır. Bu, tarihlerinin başlarında eliptik gökadaların birdenbire sona eren üretken bir yıldız oluşumu dönemine sahip olduklarını gösterir. Bu yıldız oluşumunun neden bazı galaksilerde durup diğerlerinde durmadığı tam olarak anlaşılamamıştır. Bir olasılık, süper kütleli bir kara deliğin bazı galaksilerdeki gazı bozarak yıldız oluşumu için uygun olmayan bir ortam yaratmasıdır.

Bu teoriyi test etmek için gökbilimciler uzak galaksilere bakarlar. Işığın sonlu hızı nedeniyle, ışığın uzay boşluğunda seyahat etmesi zaman alır. 10 milyar ışıkyılı uzaklıktaki bir nesneden gördüğümüz ışık, Dünya’ya ulaşmak için 10 milyar yıl boyunca seyahat etmek zorunda kaldı. Böylece, bugün gördüğümüz ışık, ışık o galaksiden 10 milyar yıl önce ayrıldığında galaksinin nasıl göründüğünü gösteriyor. Yani uzak galaksilere bakmak zamanda geriye bakmak gibidir. Ancak aradaki mesafe aynı zamanda uzaktaki galaksilerin daha soluk görünmesi anlamına gelir ve bu da çalışmayı zorlaştırır.

Bu zorlukların üstesinden gelmek için, Japonya’daki SOKENDAI’de Kei Ito liderliğindeki uluslararası bir ekip, 9,5–12,5 milyar ışıkyılı uzaklıktaki galaksileri örneklemek için Kozmik Evrim Araştırması’nı (COSMOS) kullandı. COSMOS, Atacama Büyük Milimetre/milimetre-altı Dizisi (ALMA) ve Subaru Teleskobu dahil olmak üzere dünyanın önde gelen teleskopları tarafından alınan verileri birleştirir. COSMOS, radyo dalgası, kızılötesi ışık, görünür ışık ve X-ışını verilerini içerir.

Ekip önce iki gökada grubunu belirlemek için optik ve kızılötesi verileri kullandı: devam eden yıldız oluşumuna sahip olanlar ve yıldız oluşumunun durduğu yerler. X-ışını ve radyo dalgası verilerinin sinyal-gürültü oranı, tek tek galaksileri tanımlamak için çok zayıftı. Böylece ekip, “ortalama” gökadaların daha yüksek sinyal-gürültü oranlı görüntülerini üretmek için farklı gökadaların verilerini birleştirdi. Ortalama görüntülerde ekip, yıldız oluşumu olmayan galaksiler için hem X-ışını hem de radyo emisyonlarını doğruladı.

Bu, 10 milyar ışıkyılı uzaklıktaki uzak galaksiler için bu tür emisyonların ilk kez tespit edilmesidir. Ayrıca sonuçlar, X-ışını ve radyo emisyonlarının yalnızca galaksideki yıldızlar tarafından açıklanamayacak kadar güçlü olduğunu ve bu da aktif bir süper kütleli kara deliğin varlığını gösterdiğini gösteriyor. Bu kara delik aktivite sinyali, yıldız oluşumunun devam ettiği galaksiler için daha zayıftır.

Yayınlanan bu sonuçlar, Astrofizik Dergisi, erken evrende yıldız oluşumunda ani bir sonun, artan süper kütleli kara delik aktivitesi ile ilişkili olduğunu gösterin. İlişkinin ayrıntılarını belirlemek için daha fazla araştırmaya ihtiyaç vardır.