Devasa eliptik gökada M87’nin bir fotoğrafı [left] Hubble ve Keck teleskoplarıyla yapılan titiz gözlemlerden derlenen üç boyutlu şekliyle karşılaştırılır. [right]. Galaksi gökbilimciler için stereoskopik görüş kullanamayacak kadar uzakta olduğundan, bunun yerine M87’nin merkezi etrafındaki yıldızların hareketini kovan etrafındaki arılar gibi takip ettiler. Bu, yıldızların galakside nasıl dağıldığına dair üç boyutlu bir görünüm yarattı. Kredi: NASA, ESA, Joseph Olmsted (STScI), Frank Summers (STScI), Chung-Pei Ma (UC Berkeley)
Sayısız Yıldızdan Oluşan Devasa Bir Şehrin Patates Şeklinde Olduğu Anlaşıldı
Evrenin 1 trilyon galaksi içerdiği tahmin edilse de, bunlar sadece birkaç temel şekle sahiptir. Amerikalı astronom Edwin Hubble, 20. yüzyılın başlarında evreni gözetlemek için o zamanlar Dünya’daki en güçlü teleskopu kullandığında bunu fark etti. Taşları toplayan bir çocuk gibi, onları şekillere ayırdı. Birçoğu düzleştirilmiş sarmal yıldız diskleriydi. Diğerleri, eliptik galaksiler adını verdiği pamuk toplarına benziyordu. Evren üç boyutlu olmasına rağmen, galaksiler gökyüzünde düz görünürler. Gökbilimcilerin stereoskopik görüş kullanması için çok uzaktalar. Şimdi, bir asır sonra, astronomlar nihayet eliptik bir galaksinin gerçek şeklini tahmin edecek araçlara sahipler. Geniş Başak gökada kümesinin kalbinde, 55 milyon ışıkyılı uzaklıkta bulunan, Dünya’ya en yakın eliptik gökadalardan biri olan M87’yi seçtiler. M87’nin merkezi etrafındaki yıldızların hareketini, tıpkı bir kovanın etrafındaki arılar gibi takip ederek, galaksinin patates şeklinde göründüğünü ölçtüler. Sadece bir grafik kağıdı üzerinde bir elips tanımlayan uzun ve kısa bir eksene sahip değil, aynı zamanda üç boyutluluğu tanımlamaya yardımcı olan üçüncü bir ekseni de ölçtüler. Geometrik terim: üç eksenli.
Bu animasyon bir ile başlar Hubble uzay teleskobu devasa eliptik gökada M87’nin fotoğrafı. Daha sonra M87’nin bir bilgisayar modeline dönüşür. Model ve ızgara döndürülerek daha belirgin hale getirilen üç boyutlu şeklinin izini sürmek için bir ızgara üst üste bindirilir. Bu şekil, Hubble ve Keck teleskoplarıyla yapılan titiz gözlemlerden derlenmiştir. Galaksi gökbilimciler için stereoskopik görüş kullanamayacak kadar uzakta olduğundan, bunun yerine M87’nin merkezi etrafındaki yıldızların hareketini kovan etrafındaki arılar gibi takip ettiler. Bu, modeli bilgilendiren yıldızların galaksi içinde nasıl dağıldığına dair üç boyutlu bir görünüm yarattı.
NASA’nın Hubble Uzay Teleskobu ve Keck Gözlemevi tarafından 3D Olarak Görülen Dev Galaksi
Uçsuz bucaksız üç boyutlu bir evrende yaşıyor olsak da, teleskopla görülen gök cisimleri düz görünür çünkü her şey çok uzaktadır. Şimdi ilk kez, gökbilimciler bize en büyük ve en yakın eliptik gökadalardan biri olan M87’nin üç boyutlu şeklini ölçtüler. Bu galaksinin “üç eksenli” veya patates şeklinde olduğu ortaya çıktı. Bu stereo vizyon, gücü birleştirerek mümkün oldu. NASAHubble Uzay Teleskobu ve Hawaii, Maunakea’daki yer tabanlı WM Keck Gözlemevi.
Çoğu durumda, gökbilimciler derin uzay nesnelerinin gerçek şekillerini bulmak için sezgilerini kullanmalıdır. Örneğin, “eliptikler” olarak adlandırılan devasa gökadaların tüm sınıfı, resimlerdeki lekeler gibi görünür. Dev eliptik gökadaların gerçek şeklini belirlemek, gökbilimcilerin büyük gökadaların ve merkezi büyük kara deliklerin nasıl oluştuğunu daha iyi anlamalarına yardımcı olacaktır.
Bilim adamları, galaksinin süper kütleli merkezinin etrafında dolaşan yıldızların hareketlerini ölçerek 3 boyutlu grafiği oluşturdular. Kara delik. Yıldız hareketi, galaksinin şekli ve dönüşü hakkında yeni bilgiler sağlamak için kullanıldı ve ayrıca kara deliğin kütlesinin yeni bir ölçümünü verdi. Yıldız hızlarını ve konumunu izlemek, araştırmacıların galaksinin üç boyutlu bir görüntüsünü oluşturmasına olanak sağladı.
Gökbilimciler de Kaliforniya Üniversitesi, Berkeley, galaksinin çekirdeğindeki kara deliğin kütlesini, Güneş’in kütlesinin 5,4 milyar katı olarak tahmin ederek yüksek bir hassasiyetle belirleyebildiler. 1995’teki Hubble gözlemleri ilk olarak M87 kara deliğini 2,4 milyar güneş kütlesi olarak ölçtü ve gökbilimciler bunu kara deliğin etrafında dönen gazın hızını ölçerek çıkardılar. Yer tabanlı teleskopların uluslararası bir işbirliği olan Event Horizon Telescope, 2019’da aynı kara deliğin ilk görüntüsünü yayınladığında, zifiri karanlık olay ufkunun boyutu, araştırmacıların 6,5 milyar güneş kütlesini hesaplamasına olanak tanıdı. Einstein’ın genel görelilik kuramı.
M87’nin stereo modeli ve merkezi kara deliğin daha kesin kütlesi, astrofizikçilerin kara deliğin dönüş hızını öğrenmesine yardımcı olabilir. Chung-Pei Ma, “Artık M87’deki yıldızların net dönüş yönünü bildiğimize ve kara deliğin güncellenmiş bir kütlesine sahip olduğumuza göre, dönüşü sınırlamak için bu bilgiyi Event Horizon Telescope’tan gelen verilerle birleştirebiliriz” dedi. UC Berkeley, araştırmanın baş araştırmacısı.
kütlesinin on katından fazla Samanyolu, M87 muhtemelen diğer birçok galaksinin birleşmesinden doğdu. Muhtemelen M87’nin merkezi kara deliğinin bu kadar büyük olmasının nedeni budur – yuttuğu bir veya daha fazla galaksinin merkezi kara deliklerini özümsemiştir.
Ma, UC Berkeley yüksek lisans öğrencisi Emily Liepold (dergide yayınlanan makalenin baş yazarı) ile birlikte Astrofizik Dergi Mektupları) ve Texas A&M Üniversitesi’nden Jonelle Walsh, Keck II Teleskopu üzerine monte edilmiş yeni bir hassas alet sayesinde M87’nin 3 boyutlu şeklini belirlemeyi başardılar. Keck’i galaksinin 62 bitişik yerine işaret ederek, yaklaşık 70.000 ışık yılı çapındaki bir bölge üzerindeki yıldızların tayfını haritaladılar. Bu bölge, yerçekiminin büyük ölçüde süper kütleli kara deliğin hakim olduğu merkezi 3.000 ışıkyılı boyunca uzanıyor. Teleskop, M87’nin uzaklığı nedeniyle tek tek yıldızları çözemese de, tayflar, yörüngede döndükleri nesnenin kütlesini hesaplamak için hız aralığını ortaya çıkarabilir.
Ma, “100 milyar arı sürüsüne bakmak gibi bir şey” dedi. “Arılara uzaktan bakıp tek tek ayırt edemesek de, toplu hızları hakkında çok detaylı bilgiler alıyoruz.”
Araştırmacılar, 2020 ile 2022 arasındaki verileri ve Hubble’dan M87’nin önceki yıldız parlaklığı ölçümlerini aldılar ve bunları, yıldızların üç eksenli galaksinin merkezi etrafında nasıl hareket ettiğine dair bilgisayar modeli tahminleriyle karşılaştırdılar. Bu verilere en uygun olanı, kara deliğin kütlesini hesaplamalarına izin verdi. Ma, “‘Oğul arıların’ 3 boyutlu şeklini bilmek, arıların yörünge hızlarını yöneten merkezi kara deliğin kütlesinin daha sağlam bir dinamik ölçümünü elde etmemizi sağladı” dedi.
1920’lerde astronom Edwin Hubble galaksileri ilk olarak şekillerine göre sınıflandırdı. Düz disk sarmal gökadalar, gökyüzünün çeşitli projeksiyon açılarından görüntülenebilir: önden, eğik veya kenardan. Ancak “kabarcık görünümlü” galaksileri karakterize etmek daha sorunluydu. Hubble terimi buldu eliptik. Sadece eliptikliğin ne kadar büyük olduğuna göre sıralanabilirler. Aralarında daha iyi ayrım yapmak için içlerinde belirgin bir toz veya gaz yoktu. Şimdi, bir asır sonra astronomlar, prototip bir eliptik galaksiye stereoskopik bir bakış açısına sahipler.
Referans: Emily R. Liepold, Chung-Pei Ma ve Jonelle L. Walsh tarafından yazılan “M87’nin Keck İntegral Alan Spektroskopisi, Kendinden Üç Eksenli Bir Gökadayı ve Gözden Geçirilmiş Bir Kara Delik Kütlesini Ortaya Çıkarıyor”, 15 Mart 2023, Astrofizik Dergi Mektupları.
DOI: 10.3847/2041-8213/acbbcf
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.