OJ287’nin ikili bir kara delik sistemi olarak sanatsal gösterimi. 150 milyon güneş kütlesindeki ikincil kara delik, 18 milyar güneş kütlesindeki birincil kara deliğin etrafında hareket ediyor. İkincisini çevreleyen bir gaz diski. İkincil kara delik, 12 yıllık yörüngesi boyunca toplanma diskine iki kez çarpmaya zorlanır. Çarpma, Şubat 2022’de tespit edilen mavi bir flaş üretir. Ek olarak, çarpma aynı zamanda ikincil kara deliğin birkaç hafta önce parlak radyasyon patlamalarına neden olur ve bu patlamalar ayrıca ikincil kara delikten doğrudan bir sinyal olarak tespit edilmiştir. Kredi bilgileri: AAS 2018
OJ 287 İkili Sisteminde İkincil Kara Deliğin İlk Tespiti
Uluslararası bir gökbilimciler ekibi, aktif bir galaksi OJ 287’de birbirinin etrafında dönen iki süper kütleli kara delikten ikincisini gözlemledi.
Araştırmacılar, OJ287 galaksisinde birbirlerinin yörüngesinde dönen iki süper kütleli kara delik keşfettiler. Kara deliklerden tahmin edilen parlamalar, ikili sistem hipotezini doğrulayarak doğru bir şekilde gözlemlendi. İlk kez ikincil Kara delik 2021/2022 yılında doğrudan gözlemlenmiş ve yeni tip işaret fişekleri tespit edilmiştir. Bu bulgular, OJ287’yi daha ileri çalışmalar için birincil aday olarak vurgulamaktadır. yerçekimi dalgaları.
Aktif galaksilerin merkezlerinde, kütlesi Güneşimizin birkaç milyar katı olan süper kütleli karadelikler bulunur. Gökbilimciler onları, galaksinin süper kütleli kara deliğinin, maddeyi yığılma diski adı verilen şiddetli bir girdaptan yuttuğu parlak galaktik çekirdekler olarak gözlemliyor. Maddenin bir kısmı güçlü bir jete sıkıştırılır. Bu süreç, galaktik çekirdeğin tüm elektromanyetik spektrum boyunca parlak bir şekilde parlamasını sağlar.
Son zamanlarda yapılan bir çalışmada, gökbilimciler, her iki kara deliğe madde birikmesiyle ilişkili jetlerden gelen sinyaller aracılığıyla birbirlerinin etrafında dönen iki süper kütleli kara deliğin kanıtını buldular. Galaksinin veya teknik olarak bir kuasarın adı OJ287’dir ve en kapsamlı şekilde çalışılmış ve en iyi ikili kara delik sistemi olarak anlaşılmıştır. Gökyüzünde karadelikler birbirine o kadar yakın ki tek bir noktada birleşiyorlar. Noktanın aslında iki kara delikten oluştuğu gerçeği, iki farklı tipte sinyal yaydığının tespit edilmesiyle ortaya çıkıyor.
Aktif gökada OJ 287, Yengeç takımyıldızı yönünde yaklaşık 5 milyar ışıkyılı uzaklıkta yer alır ve gökbilimciler tarafından 1888’den beri gözlemlenmektedir. 40 yılı aşkın bir süre önce, Turku Üniversitesi’nden astronom Aimo Sillanpää ve ortakları biri yaklaşık 12 yıllık ve daha uzun olanı yaklaşık 55 yıllık iki döngüye sahip emisyonunda belirgin bir model olduğunu fark etti. İki döngünün, iki kara deliğin birbiri etrafındaki yörüngesel hareketinden kaynaklandığını öne sürdüler. Daha kısa döngü, yörünge döngüsüdür ve daha uzun olan, yörünge yöneliminin yavaş bir evriminden kaynaklanır.
Yörünge hareketi, ikincil kara delik ışık hızından çok daha yavaş olan hızlarda birincil kara deliğin toplanma diskinden düzenli olarak daldığında ortaya çıkan bir dizi parlama ile ortaya çıkar. İkincil kara deliğin bu dalması disk malzemesini ısıtır ve sıcak gaz genişleyen kabarcıklar olarak salınır. Bu sıcak baloncukların soğuması aylar alırken, ışıma yapar ve kabaca iki hafta süren ve bir trilyon yıldızdan daha parlak olan bir ışık parlamasına (parlama) neden olur.
İkincil kara deliğin yığılma diskinden dalmasının zamanlamasını tahmin etmek için on yıllarca süren çabalardan sonra, Finlandiya’daki Turku Üniversitesi’nden Mauri Valtonen ve Hindistan Mumbai’deki Tata Temel Araştırma Enstitüsü’nden iş arkadaşı Achamveedu Gopakumar liderliğindeki gökbilimciler ve diğerleri yörüngeyi modelleyebildiler ve bu parlamaların ne zaman meydana geleceğini doğru bir şekilde tahmin edebildiler.
1983, 1994, 1995, 2005, 2007, 2015 ve 2019’daki başarılı gözlem kampanyaları, ekibin tahmin edilen parlamaları gözlemlemesine ve OJ 287’de süper kütleli bir kara delik çiftinin varlığını doğrulamasına olanak sağladı.
“Öngörülen parlamaların toplam sayısı şu anda 26’dır ve bunların neredeyse tamamı gözlemlenmiştir. Profesör Achamveedu Gopakumar, bu çiftteki daha büyük kara deliğin ağırlığı Güneşimizin kütlesinin 18 milyar katından fazlayken, yoldaş kabaca 100 kat daha hafif ve yörüngeleri dairesel değil dikdörtgen şeklinde.
Bu çabalara rağmen, gökbilimciler daha küçük olan karadelikten doğrudan bir sinyal gözlemleyememişlerdi. 2021’den önce, varlığı yalnızca dolaylı olarak parlamalardan ve daha büyük kara deliğin jetini yalpalama biçiminden çıkarılmıştı.
“İki kara delik gökyüzünde birbirine o kadar yakın ki ayrı ayrı görülemiyor, teleskoplarımızda tek bir noktada birleşiyorlar. Baş yazar Profesör Mauri Valtonen, ancak her bir kara delikten açıkça ayrı sinyaller görürsek, aslında ikisini de “gördüğümüzü” söyleyebiliriz” diyor.
İlk kez doğrudan gözlemlenen daha küçük kara delik
Heyecan verici bir şekilde, 2021/2022’de OJ 287’de çeşitli türlerde çok sayıda teleskop kullanılarak yapılan gözlem kampanyaları, araştırmacıların ilk kez yığılma diskinden dalan ikincil kara deliğe ve daha küçük kara delikten kaynaklanan sinyallere ilişkin gözlemler elde etmesine olanak sağladı. kendisi.
“OJ287 çalışmasında 2021/2022 döneminin ayrı bir önemi vardı. Daha önce, bu süre zarfında ikincil kara deliğin daha büyük kütleli arkadaşının toplanma diskinden geçeceği tahmin edilmişti. Bu dalmanın çarpmadan hemen sonra çok mavi bir parıltı üretmesi bekleniyordu ve gerçekten de Martin Jelinek ve Çek Teknik Üniversitesi ve Çekya Astronomi Enstitüsü’ndeki yardımcıları tarafından tahmin edilen süreden birkaç gün sonra gözlemlendi,” diyor Profesör Mauri Valtonen.
Ancak, iki büyük sürpriz vardı – daha önce tespit edilmemiş yeni tip işaret fişekleri. Bunlardan ilki yalnızca Polonya’daki Jagiellonian Üniversitesi’nden Staszek Zola tarafından yapılan ayrıntılı bir gözlem kampanyasında ve iyi bir nedenle görüldü. Zola ve ekibi, tüm bir galaksiden 100 kat daha fazla ışık üreten büyük bir parlama gözlemlediler ve bu sadece bir gün sürdü.
“Tahminlere göre, parlama, daha küçük kara deliğin dalması sırasında yutması için büyük miktarda yeni gaz almasından kısa bir süre sonra meydana geldi. OJ287’nin ani parlamasına yol açan yutma işlemidir. Valtonen, bu sürecin, OJ 287’nin daha küçük kara deliğinden fırlayan jeti güçlendirdiği düşünülüyor.
Fermi Gama-ışını Uzay Teleskobu, kozmosu en yüksek enerjili ışık biçimini kullanarak gözlemleyerek, gama ışını patlamaları ve kara delik jetlerinden pulsarlara, süpernova kalıntılarına ve evrendeki en aşırı fenomenlere önemli bir pencere sağlar. kozmik ışınların kökeni. Kredi: © Daniëlle Futselaar/MPIfR (artsource.nl)
İkinci beklenmedik sinyal gama ışınlarından geldi ve NASA’nın Fermi teleskobu tarafından gözlemlendi. OJ287’deki altı yıldaki en büyük gama ışını parlaması, daha küçük kara delik birincil kara deliğin gaz diskinden içeri daldığında meydana geldi. Daha küçük olan kara deliğin jeti, disk gazıyla etkileşime girer ve bu etkileşim, gama ışınlarının üretilmesine yol açar. Bu fikri doğrulamak için araştırmacılar, benzer bir gama ışını parlamasının 2013’te küçük kara deliğin aynı görüş yönünden bakıldığında gaz diskinden son kez düştüğü zaman meydana geldiğini doğruladılar.
“Peki ya bir günlük patlama, neden daha önce görmedik? OJ287, 1888’den beri fotoğraflarla kaydediliyor ve 1970’den beri yoğun bir şekilde takip ediliyor. Görünüşe göre şansımız yaver gitmemiş. Kimse OJ287’yi tam olarak bir gecelik gösterisini yaptığı gecelerde gözlemlemedi. Valtonen, Zola’nın grubu tarafından yoğun bir şekilde izlenmeseydi, bu kez de kaçırabilirdik,” diyor.
Bu çabalar, OJ 287’yi nano-hertz frekanslarında yerçekimi dalgaları gönderen süper kütleli bir kara delik çifti için en iyi aday yapıyor. Ayrıca OJ 287, merkezinde süper kütleli karadelik çiftinin varlığına dair ek kanıtlar araştırmak ve özellikle ikincil jetin radyo görüntüsünü almaya çalışın.
Sonuçlar şurada görünecek: Royal Astronomical Society’nin Aylık BildirimleriCilt 521, Sayı 4, s. 6143-6155, Haziran 2023 ve çevrimiçi olarak yayınlandı.
Referans: Mauri J Valtonen, Staszek Zola, A Gopakumar, Anne Lähteenmäki, Merja Tornikoski, Lankeswar Dey, Alok C Gupta, Tapio Pursimo, Emil Knudstrup, Jose L Gomez, Rene Hudec, “OJ 287 2022 çarpma parlaması varış dönemini iyileştirmek” Martin Jelínek, Jan Štrobl, Andrei V Berdyugin, Stefano Ciprini, Daniel E Reichart, Vladimir V Kouprianov, Katsura Matsumoto, Marek Drozdz, Markus Mugrauer, Alberto Sadun, Michal Zejmo, Aimo Sillanpää, Harry J Lehto, Kari Nilsson, Ryo Imazawa ve Makoto Uemura, 25 Mart 2023, Royal Astronomical Society’nin Aylık Bildirimleri.
DOI: 10.1093/mnras/stad922
2021-2022 kampanyasının bir parçası olan araçlar şunları içerir: NASAFermi gama ışını teleskopu ve Swift ultraviyoleden röntgen teleskobuna, Çek Cumhuriyeti, Finlandiya, Almanya, İspanya, İtalya, Japonya, Hindistan, Çin, İngiltere ve ABD’deki gökbilimciler tarafından yapılan optik dalga boyu gözlemleri ve radyo frekansı gözlemleri Aalto Üniversitesi’nde OJ287, Helsinki, Finlandiya.