Uluslararası İkizler Gözlemevi’ni kullanan gökbilimciler, Dünya’ya en yakın bilinen kara deliği ortaya çıkardılar. Aynı zamanda Samanyolu’ndaki hareketsiz bir yıldız kütleli kara deliğin ilk kesin tespitidir. Sadece 1600 ışıkyılı uzaklıktaki Dünya’ya yakınlığı, ikili sistemlerin evrimi konusundaki anlayışımızı ilerletmek için ilgi çekici bir çalışma hedefi sunuyor. Kredi: Uluslararası Gemini Gözlemevi/NOIRLab/NSF/AURA/J. da Silva/Uzay Motoru/M. zamani
Hawaii’deki Gemini North teleskobu ilk uyku halindeki yıldız kütlesini ortaya çıkardı[{” attribute=””>black hole in our cosmic backyard.
Using the International Gemini Observatory, astronomers have discovered the closest-known black hole to Earth. This is the first unambiguous detection of a dormant stellar-mass black hole in the Milky Way. Located a mere 1600 light-years away, its close proximity to Earth offers an intriguing target of study to advance our understanding of the evolution of binary systems.
“Take the Solar System, put a black hole where the Sun is, and the Sun where the Earth is, and you get this system.” — Kareem El-Badry
Black holes are the most extreme objects in the Universe. It is believed that supermassive versions of these unimaginably dense objects reside at the centers of all large galaxies. Stellar-mass black holes — which weigh approximately five to 100 times the mass of the Sun — are much more common. In fact, there are an estimated 100 million stellar-mass black holes in the Milky Way alone. However, only a handful have been confirmed to date, and nearly all of these are ‘active’. This means that they shine brightly in X-rays as they consume material from a nearby stellar companion, unlike dormant black holes which do not.
Astronomers have now discovered the closest black hole to Earth, which the researchers have dubbed Gaia BH1. To find it, they used the Gemini North telescope in Hawai‘i, one of the twin telescopes of the International Gemini Observatory, operated by NSF’s NOIRLab.
Gaia BH1 is a dormant black hole that is about 10 times more massive than the Sun and is located about 1600 light-years away in the constellation Ophiuchus. This means it is three times closer to Earth than the previous record holder, an X-ray binary in the constellation of Monoceros. The new discovery was made possible by making exquisite observations of the motion of the black hole’s companion, a Sun-like star that orbits the black hole at about the same distance as the Earth orbits the Sun.
Bu animasyon, yaklaşık 1600 ışıkyılı uzaklıkta bulunan, Dünya’ya en yakın kara delik olan Gaia BH1’in yörüngesinde dönen Güneş benzeri bir yıldızı göstermektedir. NSF’nin NOIRLab tarafından işletilen Uluslararası Gemini Gözlemevi’nin ikiz teleskoplarından biri olan Gemini North tarafından yapılan gözlemler, yörünge hareketini ve dolayısıyla ikili sistemdeki iki bileşenin kütlelerini sınırlamak için çok önemliydi ve ekibin merkezi gövdeyi bir olarak tanımlamasına izin verdi. Güneşimizden yaklaşık 10 kat daha büyük bir kara delik. Kredi: T. Müller (MPIA), PanSTARRS DR1 (KC Chambers ve diğerleri 2016), ESA/Gaia/DPAC
Astrofizik Merkezi’nde astrofizikçi olan Kareem El-Badry, “Güneş Sistemini alın, Güneş’in olduğu yere bir kara delik koyun ve Dünya’nın olduğu yere Güneş’i koyun ve bu sistemi elde edin” dedi. Harvard & Smithsonian ve Max Planck Astronomi Enstitüsü ve 2 Kasım’da yayınlanan bu keşfi açıklayan makalenin baş yazarı. Kraliyet Astronomi Derneği’nin Aylık Bildirimleri.
“Bunun gibi sistemlerin birçok tespiti iddia edilmiş olsa da, hemen hemen tüm bu keşifler daha sonra reddedildi. Bu, Galaksimizde yıldız kütleli bir kara deliğin etrafındaki geniş bir yörüngede Güneş benzeri bir yıldızın ilk kesin tespiti.”
Samanyolu Galaksisi’nde dolaşan muhtemelen milyonlarca yıldız kütleli kara delik olmasına rağmen, tespit edilenlerden birkaçı, bir eşlik eden yıldızla olan enerjik etkileşimleri tarafından ortaya çıkarıldı. Yakındaki bir yıldızdan gelen malzeme kara deliğe doğru spiraller çizerken, aşırı ısınır ve güçlü X-ışınları ve malzeme jetleri üretir. Bir kara delik aktif olarak beslenmiyorsa (yani uykudaysa), basitçe çevresiyle karışır.
El-Badry, “Son dört yıldır çok çeşitli veri kümeleri ve yöntemler kullanarak hareketsiz kara delikler arıyordum” dedi. “Önceki girişimlerim – diğerlerinin yanı sıra – kara delikler gibi görünen bir ikili sistem koleksiyonunu ortaya çıkardı, ancak bu arama ilk kez meyve verdi.”
“Bu, potansiyel olarak Galaksimizde öngörülen uyuyan kara delik popülasyonunun gelecekteki keşiflerini haber verirken, gözlemler de çözülmesi gereken bir gizem bırakıyor – egzotik komşusu ile ortak bir geçmişe rağmen, bu ikili sistemdeki eşlik eden yıldız neden bu kadar normal?” – Martin Hala
Ekip, Avrupa Uzay Ajansı’nın Gaia uzay aracından gelen verileri analiz ederek sistemin potansiyel olarak bir kara deliğe ev sahipliği yaptığını belirledi. Gaia, görünmeyen devasa bir cismin yerçekiminin neden olduğu yıldızın hareketindeki ufak düzensizlikleri yakaladı. Sistemi daha ayrıntılı incelemek için El-Badry ve ekibi, Gemini North’daki, kara deliğin yörüngesinde dönen yoldaş yıldızın hızını ölçen ve yörünge periyodunun kesin ölçümünü sağlayan Gemini Çok Nesneli Spektrograf cihazına yöneldi. İkizler izleme gözlemleri, yörünge hareketini ve dolayısıyla ikili sistemdeki iki bileşenin kütlelerini sınırlamak için çok önemliydi ve ekibin merkezi gövdeyi Güneşimizden yaklaşık 10 kat daha büyük bir kara delik olarak tanımlamasına izin verdi.
El-Badry, “İkizler izleme gözlemlerimiz, ikili sistemin normal bir yıldız ve en az bir hareketsiz kara delik içerdiğini makul şüphenin ötesinde doğruladı” dedi. “En az bir kara delik içermeyen sistemin gözlemlenen yörüngesini açıklayabilecek makul bir astrofizik senaryo bulamadık.”
Ekip, yalnızca Gemini North’un mükemmel gözlem yeteneklerine değil, aynı zamanda Gemini’nin takip gözlemlerini gerçekleştirmek için yalnızca kısa bir pencereye sahip olduğundan, sıkı bir son teslim tarihine ilişkin veri sağlama yeteneğine de güveniyordu.
“Sistemin bir kara delik içerdiğine dair ilk göstergeleri aldığımızda, iki nesnenin yörüngelerinde en yakın mesafeye gelmeden önce sadece bir haftamız vardı. El-Badry, “Bu noktada ölçümler, ikili bir sistemde doğru kütle tahminleri yapmak için çok önemlidir” dedi. “Gemini’nin kısa bir zaman ölçeğinde gözlemler sağlama yeteneği, projenin başarısı için kritik öneme sahipti. O dar pencereyi kaçırmış olsaydık, bir yıl daha beklemek zorunda kalacaktık.”
Gökbilimcilerin ikili sistemlerin evrimine ilişkin mevcut modelleri, Gaia BH1 sisteminin kendine özgü konfigürasyonunun nasıl ortaya çıkmış olabileceğini açıklamakta zorlanıyor. Spesifik olarak, daha sonra yeni tespit edilen kara deliğe dönüşen progenitör yıldız, Güneşimizden en az 20 kat daha büyük olurdu. Bu, yalnızca birkaç milyon yıl yaşayabileceği anlamına gelir. Her iki yıldız da aynı anda oluşmuş olsaydı, bu büyük yıldız hızla bir süperdev haline dönüşecek, diğer yıldızı şişirecek ve Güneşimiz gibi uygun, hidrojen yakan, ana dizi yıldızı haline gelmeden önce onu yutacaktı.
Güneş kütleli yıldızın, kara delik ikili gözlemlerinin gösterdiği gibi, görünüşte normal bir yıldız olarak sona ererek bu bölümden nasıl kurtulduğu hiç açık değil. Hayatta kalmaya izin veren teorik modellerin tümü, güneş kütleli yıldızın gerçekte gözlemlenenden çok daha dar bir yörüngede olması gerektiğini tahmin ediyor.
Bu, kara deliklerin ikili sistemlerde nasıl oluştuğuna ve geliştiğine dair anlayışımızda önemli boşluklar olduğunu gösterebilir ve ayrıca ikili sistemlerde henüz keşfedilmemiş bir uykuda kara delik popülasyonunun varlığını düşündürür.
El-Badry, “Bu sistemin standart ikili evrim modelleri tarafından kolaylıkla barındırılmaması ilginçtir” diyerek sözlerini tamamladı. “Bu ikili sistemin nasıl oluştuğu ve bu uyuyan kara deliklerden kaç tane olduğu hakkında birçok soru soruyor.”
Uzay ve yer tabanlı gözlemevleri ağının bir parçası olarak Gemini North, yalnızca bugüne kadarki en yakın kara delik için güçlü kanıtlar sağlamakla kalmadı, aynı zamanda karadelikle etkileşime giren olağan sıcak gazla düzenli olmayan ilk bozulmamış kara delik sistemini de sağladı. ”dedi NSF Gemini Program Sorumlusu Martin Still. “Bu, potansiyel olarak Galaksimizde öngörülen uyuyan kara delik popülasyonunun gelecekteki keşiflerini haber verirken, gözlemler de çözülmesi gereken bir gizem bırakıyor – egzotik komşusu ile ortak bir geçmişe rağmen, bu ikili sistemdeki eşlik eden yıldız neden bu kadar normal?”
Referans: Kareem El-Badry, Hans-Walter Rix, Eliot Quataert, Andrew W Howard, Howard Isaacson, Jim Fuller, Keith Hawkins, Katelyn Breivik, Kaze WK Wong, Antonio C Rodriguez tarafından “Kara deliğin yörüngesinde dönen Güneş benzeri bir yıldız” , Charlie Conroy, Sahar Shahaf, Tsevi Mazeh, Frédéric Arenou, Kevin B Burdge, Dolev Bashi, Simchon Faigler, Daniel R Weisz, Rhys Seeburger, Silvia Almada Monter ve Jennifer Wojno, 2 Kasım 2022, Kraliyet Astronomi Derneği’nin Aylık Bildirimleri.
DOI: 10.1093/mnras/stac3140
Gemini North gözlemleri, bir yönetmenin isteğe bağlı zaman programının bir parçası olarak yapılmıştır (program kimliği: GN-2022B-DD-202).
Uluslararası İkizler Gözlemevi, Ulusal Bilim Vakfı aracılığıyla Amerika Birleşik Devletleri, Kanada Ulusal Araştırma Konseyi aracılığıyla Kanada, Agencia Nacional de Investigación y Desarrollo aracılığıyla Şili, Ministério da Ciência, Tecnologia aracılığıyla Brezilya dahil olmak üzere altı ülkenin ortaklığıyla işletilmektedir. e Inovações, Arjantin, Ministerio de Ciencia aracılığıyla, Tecnología e Innovación ve Kore, Kore Astronomi ve Uzay Bilimleri Enstitüsü aracılığıyla. Bu Katılımcılar ve Gemini’ye düzenli erişimi olan Hawaii Üniversitesi’nin her biri, yerel kullanıcılarını desteklemek için bir “Ulusal İkizler Ofisi”ne sahiptir.