Gelgit kesintisi olayının (TDE) çizimi. MIT araştırmacıları tarafından kızılötesi veriler kullanılarak yapılan yeni bir çalışma, farklı galaksilerdeki 18 gelgit kesintisi olayını ortaya çıkardı, bu olaylara dair anlayışımızı genişletti ve bu alanda uzun zamandır devam eden bulmacaları çözdü. Katkıda bulunanlar: Carl Knox – OzGrav, ARC Yerçekimi Dalgası Keşfi Mükemmeliyet Merkezi, Swinburne Teknoloji Üniversitesi
Tespitler, yakın evrendeki bilinen gelgit kesintisi olaylarının sayısının iki katından fazla.
Eğer onları nasıl arayacağınızı bilirseniz, yıldızları parçalayan kara delikler gökyüzünün her yerindedir. Bu, yeni bir araştırmadan bir mesaj MİT bilim adamları, 29 Ocak’ta yayınlanan Astrofizik Dergisi.
Çalışmanın yazarları, 18 yeni gelgit bozulması olayının (TDE’ler) keşfedildiğini bildiriyorlar; bu, yakındaki bir yıldızın gelgit yoluyla bir gelgit etkisine çekildiği aşırı durumlardır. Kara delik ve parçalara ayrıldı. Kara delik ziyafet çekerken elektromanyetik spektrumda muazzam bir enerji patlaması yayar.
Gökbilimciler, optik ve X-ışını bantlarındaki karakteristik patlamaları arayarak daha önceki gelgit bozulma olaylarını tespit ettiler. Bugüne kadar bu araştırmalar, yakın evrende yaklaşık bir düzine yıldız parçalama olayını ortaya çıkardı. MIT ekibinin yeni TDE’leri, evrendeki bilinen TDE kataloğunun iki katından daha fazladır.
Kızılötesi Analizi
Araştırmacılar daha önce “gizli” olan bu olayları alışılmadık bir bant olan kızılötesine bakarak fark ettiler. TDE’ler, optik ve X-ışını patlamaları yaymanın yanı sıra, özellikle merkezi bir kara deliğin galaktik enkazla kaplandığı “tozlu” galaksilerde kızılötesi radyasyon üretebilir. Bu galaksilerdeki toz normalde optik ve X-ışını ışığını ve bu bantlardaki herhangi bir TDE izini emer ve gizler. Bu süreçte toz da ısınarak tespit edilebilir kızılötesi radyasyon üretiyor. Ekip, kızılötesi emisyonların bu nedenle gelgit kesintisi olaylarının bir işareti olabileceğini buldu.
MIT ekibi kızılötesi banda bakarak bu tür olayların daha önce gizlendiği galaksilerde çok daha fazla TDE tespit etti. 18 yeni olay, gökyüzüne dağılmış farklı türdeki galaksilerde meydana geldi.
MIT bilim insanları 18 yeni gelgit bozulması olayı (TDE) belirlediler; bu olaylar yakındaki bir yıldızın gelgit yoluyla bir kara deliğin içine çekildiği ve parçalara ayrıldığı aşırı durumlardır. Tespitler, yakın evrendeki bilinen TDE sayısının iki katından fazla. Kredi: Araştırmacıların izniyle, MIT News tarafından düzenlenmiştir
MIT’nin Kavli Astrofizik ve Uzay Araştırma Enstitüsü’nde yüksek lisans öğrencisi olan başyazar Megan Masterson, “Bu kaynakların çoğu optik bantlarda görünmüyor” diyor. “TDE’leri bir bütün olarak anlamak ve onları süper kütleli kara delik demografisini araştırmak için kullanmak istiyorsanız, kızılötesi banda bakmanız gerekir.”
Diğer MIT yazarları arasında Kishalay De, Christos Panagiotou, Anna-Christina Eilers, Danielle Frostig ve Robert Simcoe ve MIT fizik profesörü Erin Kara’nın yanı sıra Almanya’daki Max Planck Dünya Dışı Fizik Enstitüsü dahil olmak üzere birçok kurumdan işbirlikçileri yer alıyor.
Sıcaklık Ani Yükselişi
Ekip yakın zamanda kızılötesi gözlemleri araştırarak şimdiye kadarki en yakın TDE’yi tespit etti. Keşif, gökbilimcilerin aktif olarak beslenen kara delikleri arayabilecekleri yeni, kızılötesi tabanlı bir yol açtı.
Bu ilk tespit, grubu daha fazla TDE aramaya teşvik etti. Yeni çalışmaları için araştırmacılar, NEOWISE’in yenilenmiş versiyonu olan arşiv gözlemlerini araştırdılar. NASAGeniş Alan Kızılötesi Araştırma Gezgini. Bu uydu teleskopu 2009’da fırlatıldı ve kısa bir aradan sonra tüm gökyüzünü kızılötesi “geçici olaylar” veya kısa patlamalar açısından taramaya devam etti.
Ekip, ortak yazar Kishalay De tarafından geliştirilen bir algoritmayı kullanarak misyonun arşivlenmiş gözlemlerini inceledi. Bu algoritma, kızılötesi radyasyonun geçici bir patlamasının muhtemel işaretleri olan kızılötesi emisyonlardaki kalıpları seçiyor. Ekip daha sonra işaretlenen geçici olayları 200 megaparsek veya 600 milyon ışıkyılı içerisindeki bilinen tüm yakın galaksilerin bir kataloğuyla çapraz referans olarak belirledi. Kızılötesi geçişlerin yaklaşık 1000 galaksiye kadar izlenebildiğini buldular.
Daha sonra sinyalin TDE dışındaki bir aktif galaktik çekirdek veya bir süpernova gibi bir kaynaktan gelip gelmediğini belirlemek için her galaksinin kızılötesi patlamasının sinyalini yakınlaştırdılar. Bu olasılıkları eledikten sonra ekip, geri kalan sinyalleri analiz ederek TDE’nin karakteristiği olan kızılötesi bir desen aradı; yani, bir kara deliğin bir nesneyi parçalama sürecini yansıtan keskin bir yükseliş ve bunu takip eden kademeli bir düşüş. Yıldız, yavaş yavaş soğumadan önce etrafındaki tozu aniden yaklaşık 1000 kelvin’e kadar ısıtır.
Bu analiz, gelgit kesintisi olaylarının 18 “temiz” sinyalini ortaya çıkardı. Araştırmacılar, her bir TDE’nin bulunduğu galaksiler üzerinde bir araştırma yaptı ve bunların tüm gökyüzü boyunca tozlu galaksiler de dahil olmak üzere bir dizi sistemde meydana geldiğini gördü.
Masteron, “Gökyüzüne baktığınızda bir grup galaksi görürseniz, TDE’ler bunların hepsinde temsili olarak meydana gelecektir” diyor. “İnsanların yalnızca optik ve X-ışını araştırmalarına dayanarak düşündüğü gibi, bunlar yalnızca tek bir galaksi türünde meydana gelmiyor.”
Çalışmada yer almayan Harvard Üniversitesi astronomi profesörü Edo Berger, “Artık tozların arasından bakmak ve yakındaki TDE’lerin sayımını tamamlamak mümkün” diyor. “Bu çalışmanın özellikle heyecan verici bir yönü, geniş kızılötesi araştırmalarla yapılan takip çalışmalarının potansiyelidir ve bunların ne gibi keşifler sağlayacağını görmek beni heyecanlandırıyor.”
Gelgit Bozulma Olaylarına İlişkin Anlayışın Genişletilmesi
Ekibin keşifleri, gelgit kesintisi olaylarıyla ilgili çalışmalarda bazı önemli soruların çözülmesine yardımcı oluyor. Örneğin, bu çalışmadan önce gökbilimciler çoğunlukla TDE’leri tek bir tür galakside görmüştü; daha önce yıldız oluşturan bir fabrika olan ancak o zamandan beri yerleşmiş olan “yıldız patlaması sonrası” bir sistem. Bu galaksi türü nadirdir ve gökbilimciler, TDE’lerin neden yalnızca bu daha nadir sistemlerde ortaya çıktığı konusunda şaşkına dönmüşlerdir. Bu sistemler aynı zamanda nispeten tozdan yoksundur ve bu da TDE’nin optik veya X-ışını emisyonlarının doğal olarak tespit edilmesini daha kolay hale getirir.
Artık gökbilimciler kızılötesi banda bakarak çok daha fazla galaksideki TDE’leri görebiliyor. Ekibin yeni sonuçları, kara deliklerin yalnızca yıldız patlaması sonrası sistemlerde değil, çeşitli galaksilerdeki yıldızları da yutabildiğini gösteriyor.
Bulgular aynı zamanda “eksik enerji” sorununu da çözüyor. Fizikçiler teorik olarak TDE’lerin gerçekte gözlemlenenden daha fazla enerji yayması gerektiğini öngördüler. Ancak MIT ekibi artık tozun bu tutarsızlığı açıklayabileceğini söylüyor. Tozlu bir galakside bir TDE meydana gelirse, tozun kendisinin yalnızca optik ve X-ışını emisyonlarını değil aynı zamanda aşırı ultraviyole radyasyonu da varsayılan “eksik enerjiye” eşdeğer bir miktarda emebileceğini buldular.
18 yeni tespit aynı zamanda gökbilimcilerin belirli bir galakside TDE’lerin meydana gelme oranını tahmin etmelerine de yardımcı oluyor. Yeni TDE’leri önceki tespitlerle birleştirdiklerinde, bir galaksinin her 50.000 yılda bir gelgit kesintisi olayı yaşadığını tahmin ediyorlar. Bu oran fizikçilerin teorik tahminlerine yaklaşıyor. Ekip, daha fazla kızılötesi gözlemle TDE’lerin oranını ve onlara güç veren kara deliklerin özelliklerini çözmeyi umuyor.
Kara, “İnsanlar bu bulmacalara çok egzotik çözümler buluyordu ve şimdi bunların hepsini çözebileceğimiz bir noktaya geldik” diyor. “Bu bize, gördüklerimizi açıklamak için tüm bu egzotik fiziğe ihtiyacımız olmadığı konusunda güven veriyor. Ve bir yıldızın nasıl parçalanıp bir kara delik tarafından yutulmasının ardındaki mekanizmayı daha iyi anlıyoruz. Bu sistemleri daha iyi anlıyoruz.”
Referans: Megan Masterson, Kishalay De, Christos Panagiotou, Erin Kara, Iair Arcavi, Anna-Christina Eilers, Danielle Frostig tarafından “Orta-kızılötesi-seçilmiş Gelgit Bozulması Olaylarının Yeni Bir Popülasyonu: Gelgit Bozulması Olay Oranları ve Ana Galaksi Özellikleri için Etkiler” , Suvi Gezari, Iuliia Grotova, Zhu Liu, Adam Malyali, Aaron M. Meisner, Andrea Merloni, Megan Newsome, Arne Rau, Robert A. Simcoe ve Sjoert van Velzen, 29 Ocak 2024, Astrofizik Dergisi.
DOI: 10.3847/1538-4357/ad18bb
Bu araştırma kısmen NASA tarafından desteklendi.