Bu sanatçının konsepti, kaotik bir birleşme sürecinde olan iki galaksinin çekirdeklerinde ikamet eden iki kuasarın parlak parıltısını gösteriyor. İki galaksi arasındaki yerçekimsel çekişme, bir yıldız doğumu ateş fırtınasını ateşler. Kuasarlar, uzak galaksilerin merkezlerinden gelen parlak yoğun ışık fenerleridir. Onlar, üzerine düşen maddeyi doymak bilmez bir şekilde besleyen süper kütleli karadeliklerden güç alıyorlar. Bu beslenme çılgınlığı, ev sahibi galaksideki milyarlarca yıldızın ortak ışığını gölgede bırakabilecek bir radyasyon selini serbest bırakır. Birkaç on milyonlarca yıl içinde kara delikler ve galaksileri birleşecek ve kuasar çifti de birleşerek çok daha büyük bir kara delik oluşturacak. Kredi: NASA, ESA, Joseph Olmsted (STScI)
Birleşen Bir Gökada Çifti Çarpışma Rotasında Kara Delikleri Tutuşturuyor
Kuasarlar, evrenin en parlak havai fişekleri arasındadır. Tüm gökyüzüne dağılmış halde, 100 milyardan fazla yıldızın zenginliğiyle parlıyorlar. Ve parlak bir 4 Temmuz hava parlaması gibi, nispeten kısa bir süre için – kozmik zaman ölçeklerinde – göz kamaştırıyorlar. Bunun nedeni, yüksek sıcaklıklara kadar ısınan çok fazla gaz ve toz yutan doymak bilmez süper kütleli kara delikler tarafından destekleniyor olmalarıdır. Ancak kuasar yemek büfesi ancak bu kadar uzun sürer.
Kuasarların bu uçucu özelliği, gökbilimcilerin birbirleriyle çarpışma rotasında olan iki kuasar bulmasına yardımcı oldu. 10 milyar yıl önce birbirine çarpan bir çift galaksinin içine gömülüler. Uzak evrende böyle dinamik bir ikili bulmak nadirdir. Tespit, galaksilerin daha sık çarpıştığı ve kara deliklerin yakın karşılaşmalardan flotsam ve jetsam ile dolu olduğu uzun zaman önce kozmosun ne kadar huzursuz olduğuna dair ipuçları veriyor.
İki kuasar, yakıt akışları arttıkça ve azaldıkça farklı hızlarda titreştikleri için, uzayda meydana gelen olağandışı bir faaliyet olarak tanımlandılar. Hubble yakınlaştırdı ve çifti ve ev sahibi galaksileri net bir şekilde çözdü.
Evren sadece 3 milyar yaşındayken var olan bir çift kuasarın Hubble Uzay Teleskobu fotoğrafı. Bir çift çarpışan galaksinin içine gömülüdürler. Kuasarlar, tek bir galaksinin boyutundan daha azıyla ayrılır. Kuasarlar, kendilerini gaz, toz ve yerçekimsel kavrayışları dahilindeki diğer her şeyle doldururken vahşi enerji pınarlarını patlatan doymak bilmez, süper kütleli kara delikler tarafından desteklenir. Kara delikler sonunda birleşecek. Kredi: NASA, ESA, Yu-Ching Chen (UIUC), Hsiang-Chih Hwang (IAS), Nadia Zakamska (JHU), Yue Shen (UIUC)
Hubble Uzay Teleskobu Beklenmedik Bir Şekilde Uzak Evrende Çift Kuasar Buluyor
Erken evren, galaksilerin sık sık birbirine çarptığı ve hatta birleştiği, başıboş bir yerdi. kullanma NASA‘S Hubble uzay teleskobu ve diğer uzay ve yer tabanlı gözlemevlerinde, bu gelişmeleri araştıran astronomlar beklenmedik ve nadir bir keşifte bulundular: her ikisi de birleşen iki galaksinin içinde parıldayan, yerçekimsel olarak bağlı bir çift kuasar. Evren sadece 3 milyar yaşındayken var oldular.
Kuasarlar, kendilerini gaz, toz ve yerçekimsel kavrayışları dahilindeki diğer her şeyle doldururken vahşi enerji pınarlarını patlatan doymak bilmez, süper kütleli kara delikler tarafından desteklenen parlak nesnelerdir.
“Evrenin bu erken döneminde çok fazla çift kuasar görmüyoruz. Bu keşfin bu kadar heyecan verici olmasının nedeni de bu” dedi.
Yakın ikili kuasarları bulmak, son 10 ila 15 yılda yeni gelişen nispeten yeni bir araştırma alanıdır. Günümüzün güçlü yeni gözlemevleri, astronomların iki kuasarın aynı anda aktif olduğu ve sonunda birleşecek kadar yakın oldukları durumları belirlemesine olanak sağladı.
Büyük galaksilerin birleşmeler yoluyla oluştuğuna dair artan kanıtlar var. Daha küçük sistemler bir araya gelerek daha büyük sistemler ve daha büyük yapılar oluşturur. Bu süreç sırasında, birleşen galaksiler içinde oluşan süper kütleli karadelik çiftleri olmalıdır. Chen, “Kara deliklerin ata popülasyonu hakkında bilgi sahibi olmak, sonunda bize erken evrende süper kütleli kara deliklerin ortaya çıkışı ve bu birleşmelerin ne sıklıkta olabileceği hakkında bilgi verecektir” dedi.
Bu pusula görüntüsü, evren sadece 3 milyar yaşındayken var olan bir çift kuasarın Hubble Uzay Teleskobu fotoğrafını göstermektedir. Bir çift çarpışan galaksinin içine gömülüdürler. Kuasarlar, tek bir galaksinin boyutundan daha azıyla ayrılır. Kuasarlar, kendilerini gaz, toz ve yerçekimsel kavrayışları dahilindeki diğer her şeyle doldururken vahşi enerji pınarlarını patlatan doymak bilmez, süper kütleli kara delikler tarafından desteklenir. Kara delikler sonunda birleşecek. Kredi: NASA, ESA, Yu-Ching Chen (UIUC), Hsiang-Chih Hwang (IAS), Nadia Zakamska (JHU), Yue Shen (UIUC)
Urbana-Champaign’deki Illinois Üniversitesi’nden Xin Liu, erken ikili kuasar popülasyonunun buzdağının bu ucunu açıklamaya başlıyoruz” dedi. “Bu, bu çalışmanın benzersizliğidir. Aslında bize bu popülasyonun var olduğunu söylüyor ve şimdi tek bir galaksinin boyutundan daha azıyla ayrılmış çift kuasarları tespit etmek için bir yöntemimiz var.”
Bu, NASA’nın Hubble Uzay Teleskobu ile Hawaii’deki WM Keck Gözlemevlerinin birleşik gücünü gerektiren samanlıkta iğneden yapılan bir aramaydı. Hawaii’deki Uluslararası İkizler Gözlemevi, NSF’nin New Mexico’daki Karl G. Jansky Çok Büyük Dizisi ve NASA’nın Chandra X-ray Gözlemevi’nden alınan çoklu dalga boyu gözlemleri de dinamik ikilinin anlaşılmasına katkıda bulundu. Ve ESA (Avrupa Uzay Ajansı)’in Gaia uzay gözlemevi, bu çift kuasarın ilk etapta tanımlanmasına yardımcı oldu.
Chen, “Hubble’ın duyarlılığı ve çözünürlüğü, gördüğümüz şey için diğer olasılıkları elememize izin veren resimler sağladı” dedi. Hubble, tartışmasız bir şekilde, bunun, aynı kuasarın bir ön plan yerçekimi merceği tarafından yaratılmış iki görüntüsünden ziyade gerçekten de gerçek bir süper kütleli kara delik çifti olduğunu gösteriyor. Ve Hubble, yerçekiminin galaksilerin şeklini bozarak iki yıldız kuyruğu oluşturduğu iki galaksinin birleşmesinden gelen bir gelgit özelliği gösteriyor.
Ancak, Hubble’ın keskin çözünürlüğü tek başına bu ikili ışık işaretlerini aramak için yeterince iyi değildir. Araştırmacılar, potansiyel çift kuasar adaylarını belirlemek için 2013 yılında başlatılan Gaia’yı görevlendirdi. Gaia, yakındaki gök cisimlerinin konumlarını, mesafelerini ve hareketlerini çok hassas bir şekilde ölçer. Ancak yeni bir teknikte, uzak evreni keşfetmek için kullanılabilir. Gaia’nın devasa veri tabanı, yakındaki yıldızların görünen hareketini taklit eden kuasarları aramak için kullanılabilir. Kuasarlar, birbirine çok yakın oldukları için Gaia verilerinde tek nesneler olarak görünürler. Ancak Gaia, gözlemlediği bazı kuasarların konumlarındaki bariz bir değişikliği taklit eden ince, beklenmedik bir “titreşim” algılayabilir.
Gerçekte, kuasarlar uzayda ölçülebilir bir şekilde hareket etmiyorlar. Bunun yerine, kuasar çiftinin her bir üyesinin parlaklığı, günlere ve aylara dayanan zaman ölçeklerinde parlaklıkları değiştiğinden, sallantıları rastgele ışık dalgalanmalarının kanıtı olabilir. Kara delikbeslenme programı. Kuasar çifti arasındaki bu değişken parlaklık, uzaktan bir demiryolu geçiş sinyali görmeye benzer. Durağan sinyalin her iki yanındaki ışıklar dönüşümlü olarak yanıp söndüğünden, tabela “sallanıyor” yanılsaması verir.
Diğer bir zorluk da, yerçekimi uzayı bir lunapark aynası gibi çarpıttığı için, ön plandaki bir gökadanın uzaktaki bir kuasarın görüntüsünü ikiye bölerek gerçekten ikili bir çift olduğu yanılsamasını yaratmasıdır. Keck teleskobu, şüphelenilen çift kuasar ile aramızda mercek oluşturan galaksi olmadığından emin olmak için kullanıldı.
Hubble uzak geçmişe baktığı için, bu çifte kuasar artık mevcut değil. Aradan geçen 10 milyar yıl boyunca, ev sahibi gökadaları muhtemelen bugün yerel evrende görülenler gibi dev bir eliptik gökadaya yerleşti. Ve kuasarlar, merkezinde devasa, süper kütleli bir kara delik olmak için birleştiler. Yakındaki dev eliptik galaksi M87, Güneşimizin kütlesinin 6,5 milyar katı ağırlığında korkunç bir kara deliğe sahiptir. Belki de bu kara delik, son milyarlarca yılda bir veya daha fazla galaksi birleşmesinden büyümüştür.
Yaklaşan NASA Nancy Grace Roma Uzay TeleskobuHubble ile aynı görme keskinliğine sahip olan , ikili kuasar avcılığı için idealdir. Hubble, bireysel hedefler için özenle veri almak için kullanıldı. Ancak Roman’ın çok geniş açılı kızılötesi evren görüşü, Hubble’ınkinden 200 kat daha büyük. “Dışarıda pek çok kuasar ikili sistemler olabilir. Roma teleskopu bu araştırma alanında çok büyük iyileştirmeler yapabilir,” dedi Liu.
Sonuçlar 5 Nisan dergisinde yayınlanacak. Doğa.
Referans: “Z = 2.17’de bir disk-disk gökada birleşiminde yakın bir kuasar çifti”, Yu-Ching Chen, Xin Liu, Adi Foord, Yue Shen, Masamune Oguri, Nianyi Chen, Tiziana Di Matteo, Miguel Holgado, Hsiang-Chih Hwang ve Nadia Zakamska, 5 Nisan 2023, Doğa.
DOI: 10.1038/s41586-023-05766-6
Hubble Uzay Teleskobu, NASA ve ESA arasındaki uluslararası işbirliği projesidir. NASA’nın Greenbelt, Maryland’deki Goddard Uzay Uçuş Merkezi teleskopu yönetiyor. Baltimore, Maryland’deki Uzay Teleskobu Bilim Enstitüsü (STScI), Hubble ve Webb bilim operasyonlarını yürütür. STScI, Washington, DC’deki Astronomi Araştırma Üniversiteleri Birliği tarafından NASA için işletilmektedir.