Oldukça büyük ve genişletilmiş radyo jetleri ile oldukça yerel bir gökadada artan bir SMBH. Kredi bilgileri: R. Timmerman; LOFAR ve Hubble Uzay Teleskobu
Kara deliklerin daha derinden anlaşılması, fizik anlayışımızda devrim yaratabilir, ancak esrarengiz yapıları onları gözlemlemeyi zorlaştırıyor.
Çünkü yerçekimi teorisi yakın bir yerde çöküyor. Kara delik, ayrıntılı gözlemler fizik anlayışımızda atılımlara yol açabilir. Yükseltilmiş teleskoplar, geliştirilmiş araçlar ve yapay zeka, bu galaktik canavarları incelememize yardımcı olabilir.
Kara deliklerin sergilediği tuhaflık akılları karıştırıyor. Bir yıldızın tüm nükleer yakıtını yakıp kendi yerçekimi altında çökmesiyle oluşan kara delikler o kadar tuhaftır ki bir zamanlar Einstein bile bunların mümkün olduğunu düşünmemişti.
Uzayda o kadar yoğun yerçekimi olan bölgelerdir ki ışık bile çekimlerinden kaçamaz. Muhteşem parlayan yıldızlar yandığında ve nispeten küçük bir kabuğa küçüldüklerinde, tüm kütleleri küçük bir alanda yoğunlaşır. Yaklaşık 1,4 milyon kilometre (87.000 mil) çapındaki Güneşimizin, sadece altı kilometre (3,7 mil) çapında küçük bir şehir boyutunda bir kara deliğe küçüldüğünü hayal edin. Bu kompaktlık, kara deliklere muazzam bir yerçekimi kuvveti verir.
Sadece ışığı hapsetmekle kalmazlar, kara delikler karşılaştıkları yıldızları parçalayabilir ve hatta birbirleriyle birleşebilir. Bunun gibi olaylar, milyarlarca ışıkyılı uzaklıktan algılanabilen enerji patlamalarını serbest bırakır.
bu Nobel Fizik Ödülü 2020 merkezinde görünmez bir nesne keşfeden bilim adamları tarafından paylaşıldı. Samanyolu yıldızları kendine doğru çeker. Bu süper kütleli bir kara delik veya SMBH ve güneşimizin milyonlarca katı bir kütleye sahip.
İngiltere, Edinburgh’daki Kraliyet Gözlemevi’nden astrofizikçi Dr. Kenneth Duncan, “Her büyük galaksinin kalbinde süper kütleli bir kara delik olduğunu düşünüyoruz” dedi. “Ayrıca, Samanyolu da dahil olmak üzere galaksilerin oluşumunda gerçekten önemli bir rol oynadıklarını düşünüyoruz.”
Bu sanatçının izlenimi, bir yığılma diski ile çevrili, hızla dönen süper kütleli bir kara deliği tasvir ediyor. Kredi: ESA/Hubble, ESO, M. Kornmesser
Galaktik canavarlar
Süper kütleli kara delikler, Evrenin yerçekimi canavarlarıdır. Edinburgh Üniversitesi’nden astrofizikçi Profesör Phillip Best, “Galaksilerin merkezindeki kara delikler Güneşimizin kütlesinin bir milyon ile birkaç milyar katı arasında olabilir” dedi.
“Her büyük galaksinin kalbinde, süper kütleli bir kara delik olduğunu düşünüyoruz.”
– Dr. Kenneth Duncan, Kraliyet Gözlemevi
Yıldızlar kadar büyük nesneleri bile çevrelerinden gaz ve toz çekerler. Bu malzeme kara deliğin olay ufkuna veya dönüşü olmayan noktaya doğru düşmeden hemen önce, hızla hareket eder ve ısınır, enerjik flaşlar olarak enerji yayar. Radyo dalgaları yayan güçlü malzeme jetleri de bu yutma sürecinden dışarı fışkırabilir.
Bunlar, İngiltere, İrlanda, Fransa, Hollanda, Almanya, İsveç, Polonya ve Letonya’da dedektörleri bulunan Avrupa’nın LOFAR’ı gibi radyo teleskopları kullanılarak Dünya’da tespit edilebilir.
Duncan, adı verilen bir projedeki devasa kara delikleri belirlemek için LOFAR gözlemlerinden yararlanıyor. HIZRAD. Duncan, “Evrendeki ilk ve en aşırı karadeliklerden bazılarını bulmayı hedefleyerek, zamanda daha geriye doğru büyüyen kara delikleri tespit edebiliriz” dedi.
LOFAR, belirsiz kara deliklerin bile yerini saptayabilir. Duncan, ilgilenilen nesneleri belirlemek için LOFAR ve teleskop araştırmalarından gelen verileri birleştirmek için yapay zeka tekniklerini kullandı.
Kanarya Adaları’ndaki La Palma’daki Roque de los Muchachos Gözlemevi’ndeki William Herschel Teleskobu’nun kubbesi.
Daha iyi enstrümanlar
Yakında daha iyi araçlar bu göreve yardımcı olacaktır. İspanya’nın La Palma kentindeki William Herschel Teleskobu’na yapılacak bir yükseltme, aynı anda binlerce galaksiyi gözlemlemesine izin verecek. adı verilen bir spektroskop DOKUMA süper kütleli karadelikleri tespit etme ve yıldız ve galaksi oluşumunu gözlemleme potansiyeline sahiptir.
Radyo sinyalleri, süper kütleli karadeliklerin Evren tarihinin ilk %5-10’undan itibaren var olduğunu gösteriyor. Araştırma amiri olan Best, bunların bir milyar güneş kütlesi olduğunu açıkladı.
Şaşırtıcı olan kısım, bu devlerin Evrenin ilk aşamalarında var olmalarıdır. Best, “Tüm bu kütleyi çok küçük bir hacme sığdırmanız ve bunu Evrenin tarihi açısından son derece hızlı bir şekilde yapmanız gerekiyor” dedi.
Big Bang’in ardından Evrenin genişleyen bir ilkel madde bulutu olarak başladığını biliyoruz. Kozmik fon radyasyonu çalışmaları, sonunda madde kümelerinin bir araya gelerek yıldızları oluşturduğunu gösteriyor. Ancak Best, “Bir milyar güneş kütlesi büyüklüğünde bir karadelik oluşturma süreci tam olarak anlaşılmış değil” dedi.
Ara kara delikler
SMBH’lerle ilgili çalışmalar devam ederken, Hollanda, Nijmegen’deki Radboud Üniversitesi’nde astronom olan Dr. Peter Jonker, orta ölçekli kara deliklerin oluşumuyla ilgileniyor.
Ara kara deliklerin (IMBH) olası varlığını araştırıyor. imbh projesi ile. Süper kütleli kara deliklerin Evrenin sadece 600 milyon yaşında olduğu zamanlardan beri gözlemlendiğini belirtiyor. Bilim adamları, evrenin genel yaşının 13,8 milyar yıl civarında olduğunu tahmin ediyor.
“Evren homojen bir malzeme çorbası gibi başladı, öyleyse çok kısa bir sürede güneşin kütlesinin milyar katı ağırlığa sahip kümeleri nasıl elde edersiniz?” dedi Jonker.
Süper kütleli kara delikler, güneş benzeri yıldızları (beyaz cüceler olarak adlandırılır) bütünüyle tüketebilirken, IMBH’ler, yalnızca onları parçalayacak ve açığa vuran bir enerji flaşı yayacak kadar güçlü olmalıdır.
“Evren homojen bir malzeme çorbası gibi başladı, öyleyse çok kısa bir sürede güneşin kütlesinin milyar katı ağırlığa sahip kümeleri nasıl elde edersiniz?”
– Peter Jonker, Radboud Üniversitesi
“Kompakt bir yıldız olduğunda, bir Beyaz cüce, parçalanır, ancak orta kütleli kara delikler tarafından parçalanabilir” dedi Jonker. “Süper kütleli kara delikler onları bütün olarak yer.” Ara kara deliklerin orada olduğuna dair güçlü göstergeler var, ancak henüz bir kanıt yok.
Bir ara kara deliğin varlığını belirtmek için yoğun X-ışını enerjisinin flaşlarını arıyor. Sorun, sinyaller algılandığında yoğun yanıp sönmelerin sadece birkaç saat sürmesidir. Bu, verilerin çok geç geldiği anlamına gelir ve optik teleskopları gözlemler için kaynağa çevirebilir.
Jonker, “Bu her galakside 10.000 yılda bir olur, bu nedenle Samanyolu’muzda henüz bir tane görmedik” dedi.
Jonker ayrıca, dönen ve birleşen iki kara deliğin beklenen sonucunu gözlemlemeye ve ardından yakındaki yıldızları çarpan bir yerçekimi dalgası yaymaya çalışıyor. Ancak bu yıldızların sarsıldığını fark etmek için güçlü uzay tabanlı teleskoplar gerekiyor.
Gaia uzay aracının sanatçı izlenimi. Kredi: ESA–D. Ducros, 2013
röntgen yanıp söner
2013’te fırlatılan Gaia uydusu bir miktar yardım sağlıyor, ancak adı verilen planlı bir görev. Öklid daha yüksek çözünürlüklü görüntüler çeker ve Jonker’ın IMBH’lerin varlığını kanıtlamasına yardımcı olabilir. Bu uydu bir Rus roketiyle fırlatılacaktı; şimdi bir Avrupa Ariane 6 roketinde hafif bir gecikmeyle fırlatılacak.
Bununla birlikte, küçük bir uydu – Çin Einstein Sondası – 2023’te piyasaya sürülmesi planlanıyor ve ara kara delikleri gösterebilecek X-ışını enerjisinin flaşlarını arayacak. Edinburgh’daki Duncan, ara kara delik arayışının kendi arayışıyla bağlantılı olduğunu söylüyor. “Süper kütleli olanların nereden geldiği sorusunu çözmemize potansiyel olarak yardımcı olabilir” dedi.
Şu anda fizikçiler, Evrenin nasıl çalıştığını açıklamak için kuantum teorisine ve Einstein’ın denklemlerine güveniyorlar. Ancak bunlar son söz olamaz, çünkü birbirlerine tam olarak uymazlar.
Jonker, “Yerçekimi teorisi bir kara deliğin yakınında çöküyor ve onları yeterince yakından gözlemlersek, beklentimiz teoriden sapmalar ve fiziğin nasıl çalıştığını anlamada önemli ilerlemeler bulmamızdır” dedi.
Bu makale ilk olarak AB Araştırma ve İnovasyon Dergisi Horizon’da yayınlanmıştır..