Bu sanatçının tasarımı, süper kütleli bir kara delikten güç alan aktif bir galaksinin çekirdeği olan bir blazar’ı gösteriyor. Kredi bilgileri: M. Weiss/CfA
Penn State araştırmacıları yakın zamanda yüzü aşkın blazarı tanımladılar – merkezi bir süper kütleye ev sahipliği yapan uzak, dinamik galaksiler Kara delik güçlü jetleri iten – daha önce sınıflandırılmamış yüksek enerjili kozmik emisyonların bir kataloğundan. Muadillerinin çoğuna kıyasla sönük olan yeni tanınan blazarlar, bilim insanlarına blazar emisyonlarıyla ilgili tartışmalı bir teoriyi test etme şansı verdi. Bu yeni keşfedilen bilgi, kara delik genişlemesini kavramamıza katkıda bulunuyor ve hatta genel görelilik ve yüksek enerjili parçacık fiziği teorilerimizi etkiliyor.
Blazar’ları ve teoriyi açıklayan bir makale yakın zamanda yayınlandı. Astrofizik Dergisi.
Süper kütleli kara delikler, güneşimizin kütlesinin milyonlarca veya milyarlarca katı olabilir. Bazı durumlarda, kara deliğin olay ufkunun dışındaki madde bir jetle itilir, neredeyse ışık hızına ulaşır ve evrene emisyonlar gönderir. Jet doğrudan Dünya’ya yöneltildiğinde, sistem tipik olarak blazar olarak adlandırılır.
Mezun Stephen Kerby, “Bir blazarın jeti doğrudan bize doğrultulduğu için, onları diğer kara delik sistemlerinden çok daha uzaklardan görebiliriz, tıpkı bir el fenerinin doğrudan ona baktığınızda en parlak görünmesine benzer şekilde,” dedi. Penn State’de astronomi ve astrofizik öğrencisi ve makalenin ilk yazarı. “Blazarlar üzerinde çalışmak heyecan verici çünkü onların özellikleri evrendeki süper kütleli kara delikler hakkındaki soruları yanıtlamamıza izin veriyor. Bu çalışmada, 106 dim blazarı karakterize etmek ve ‘blazar dizisi’ adı verilen tartışmalı bir teorinin tahminlerini test etmek için nispeten yeni yöntemler kullandık.”
Blazarlar, radyo, kızılötesi ve görünür ışık gibi düşük enerjili dalga boylarından X-ışınları ve gama ışınları gibi daha yüksek enerjili dalga boylarına kadar tüm elektromanyetik spektrum boyunca ışık yayar. Gökbilimciler bu emisyonların gözlemlerini incelediklerinde, tipik olarak biri gama ışınlarında ve diğeri daha düşük enerjili dalga boylarında olmak üzere iki geniş tepe noktası görürler. Bu zirvelerin dalga boyları ve yoğunluğu blazardan blazara ve zamanla değişir. “Blazar sekansı” tarafından tanımlanan kapsayıcı bir blazar teorisi, daha parlak blazarlar için düşük enerji zirvesinin, daha sönük blazarlarınkinden ortalama olarak daha kırmızı – daha düşük enerji – olacağını, buna karşın sönük blazarlar için daha düşük enerji zirvesinin olacağını öngörür. daha mavi — daha yüksek enerji.
Astronomi ve astrofizik araştırma profesörü ve lider Abe Falcone, “En heyecan verici ve aşırı blazarlardan bazıları gama ışını emisyonlarını tespit ederek keşfedildi, ancak genellikle bu nesneleri daha fazla çoklu dalga boyu gözlemleri olmadan sınıflandıramaz veya anlayamayız” dedi. Penn State’de yüksek enerjili bir astrofizik grubu. “Şu anda çalışan teleskoplarımızla, aynı zamanda sönük olan düşük enerjili sivri – kırmızı – blazarları tespit etmek ve sınıflandırmak aslında çok zor, oysa bu blazarları dorukları daha yüksek enerjilerde olduğunda veya parlak olduklarında bulmak çok daha kolay. . Bu nedenle, bu araştırmayla, bir seçim yanlılığını en aza indiriyoruz ve hem düşük enerjili hem de yüksek enerjili sivri uçlu blazarların daha düşük parlaklıklarını daha derinlemesine inceleyerek blazar dizisini keşfediyoruz.”
Araştırmacılar, araştırma sırasında Penn State’de astronomi ve astrofizik araştırma profesörü olan Amanpreet Kaur ile birlikte, daha önce Fermi Geniş Alan Teleskobu tarafından tespit edilen ve çoğu henüz keşfedilmemiş olan bir gama ışını kaynakları kataloğundan potansiyel blazarları belirlediler. aynı kaynaktan gelmiş olabilecek daha düşük enerjili emisyonlarla eşleştirildi. Araştırmacılar, blazarların her biri için, X-ışınları, UV ve optikteki bu emsal emisyonları (Misyon Operasyon Merkezi Penn State’te bulunan Neil Gehrels Swift Gözlemevi tarafından tespit edildi) ve arşiv verilerinden kızılötesi ve radyo emisyonlarında belirlediler. . Bilgilerin çapraz referanslanması, nihayetinde araştırmacıların 106 yeni, sönük blazarın spektrumunu karakterize etmesine izin verdi.
Kerby, “Swift teleskop gözlemleri, bu blazarların konumlarını yalnızca Fermi verilerine göre çok daha kesin bir şekilde belirlememizi sağladı” dedi. “Tüm bu emisyon verilerini iki yeni teknik yaklaşımla bir araya getirmek, örneğin jetin manyetik gücünün gücü hakkında bilgi sağlayabilen, blazarların her biri için düşük enerjili tepe noktasının elektromanyetik spektrumda nerede oluştuğunu belirlememize yardımcı oldu. alan, yüklü parçacıkların ne kadar hızlı hareket ettiği ve diğer bilgiler.”
Araştırmacılar, dim blazarlar için bu zirvenin nerede meydana geldiğini belirlemek için makine öğrenme ve Kerby’ye göre her birinin avantajları ve dezavantajları olan doğrudan fiziksel uyum yaklaşımları. Makine öğrenimi yaklaşımı, galaksideki toz veya diğer yıldızlardan gelen ışık gibi gerçekte gürültü olabilecek emisyonları filtreler. Doğrudan fiziksel yerleştirme yaklaşımı, gürültüyü filtrelemez ve kullanımı çok daha zordur, ancak blazar jetinin daha ayrıntılı özelliklerini sağlar.
Kerby, “Her iki yaklaşım için de, dim blazar örneğimizin emisyonları genellikle mavi, daha yüksek enerjili ışıkta zirve yapıyor, ancak uydurma yaklaşımı daha az uç değerler üretiyor” dedi. “Bu, blazar dizisiyle uyum içinde ve bu model hakkında bildiklerimizi genişletiyor. Bununla birlikte, X-ışını muadili bulamadığımız binlerce Fermi ilişkisiz kaynak hala var ve bu kaynakların birçoğunun aynı zamanda X-ışınlarında tespit etmemiz için çok sönük olan blazarlar olduğu oldukça güvenli bir varsayım. Bu blazar spektrumlarının şekli hakkında burada öğrendiğimiz dersleri, blazar dizisini daha fazla test edecek olan, tespit etmemiz için hala çok sönük olan blazarlar hakkında tahminler yapmak için kullanabiliriz.”
Yeni blazarların kataloğu, diğer gökbilimcilerin ayrıntılı olarak çalışması için mevcuttur.
Kerby, “Veri kümelerimizi daha sönük kaynaklara ulaşacak şekilde genişletmek için her zaman çalışmak önemlidir çünkü bu, teorilerimizi daha eksiksiz ve beklenmedik önyargılardan kaynaklanan başarısızlıklara daha az eğilimli hale getirir” dedi. “Gelecekte daha sönük blazarları bile araştıracak yeni teleskoplar için heyecanlıyım.”
Araştırmacılara göre, süper kütleli kara delikleri incelemek, evrendeki fiziksel teorileri anlamak için de benzersiz bir yol sağlıyor.
Falcone, “Süper kütleli kara delikler ve çevreleri, Dünya’daki parçacık hızlandırıcılarda üretebileceğimiz her şeyden çok daha enerjik olan kozmik laboratuvarlardır” dedi. “Bunlar bize görelilik teorilerini inceleme, parçacıkların yüksek enerjilerde nasıl davrandığını daha iyi anlama, Dünya’ya gelen potansiyel kozmik ışın kaynaklarını inceleme ve süper kütleli kara deliklerin ve jetlerinin evrimini ve oluşumunu inceleme fırsatları sağlıyor. ”
Referans: “Testing the Blazar Sequence with Spectra of Last Discovered Dim Blazars from the Fermi Unassociated Catalog” yazan Stephen Kerby ve Abraham D. Falcone, 10 Temmuz 2023, Astrofizik Dergisi.
DOI: 10.3847/1538-4357/acd4c0
Çalışma tarafından finanse edildi NASA.