Kara delik mahalleyi temizledi

Onları doğrudan göremiyoruz ama orada olduklarını biliyoruz. Süper kütleli kara delikler (SMBH’ler) muhtemelen her büyük galaksinin merkezinde bulunur. Onların ezici yerçekimi, malzemeyi kendilerine doğru çeker ve burada bir birikim diskinde toplanır ve olay ufkunu geçerek unutulmaya doğru sırasını bekler.

Ancak galaksilerden birinde, SMBH yemeğini yuttu ve tükürdü, yüksek hızlarda malzeme gönderip tüm mahalleyi boşalttı.

Gökbilimcilerin dev bir eliptik galaksinin merkezinde açıklanamayan bir radyo kaynağı keşfettiği 1960’ların başlarından bu yana, büyük galaksilerin kalbinde bir şeyler olduğunu biliyorduk. Gökbilimciler bunun bir yıldız olduğunu düşündüler ama spektrumu mantıklı değildi. Ve bu kadar uzakta olduğundan, yaklaşık 2,4 milyar ışıkyılı uzaklıkta olduğundan, bu onun yüzlerce galaksinin enerjisini yaydığı anlamına geliyordu. Nesnenin yaydığı ışığın hızı değişiyordu ve onu tanımlamak için kuasar (yıldız benzeri nesne) terimi yaratıldı.

Sonraki yıllarda daha fazla kuasar keşfedildi ve sonunda gökbilimciler, devasa ve kompakt bir nesneye düşen gazın, gördükleri şeyi yaratabileceğini fark ettiler. Daha fazla çalışma, gazın nesnenin etrafında birikim diski adı verilen dönen bir disk oluşturduğunu gösterdi. Gökbilimciler ayrıca yıldızların galaksilerin merkezine yakın garip bir şekilde hareket ettiğini de gözlemlediler ve yalnızca büyük bir nesne onların hızlarını ve hareketlerini açıklayabilirdi.

1970’li yıllara gelindiğinde gökbilimciler Samanyolu’nun merkezinde bu devasa nesnelerden birinin bulunduğunu düşünüyorlardı. 1974 yılında gökbilimciler onu keşfettiler ve ona Yay A yıldızı adını verdiler. Sonunda, giderek daha fazla kanıt, büyük galaksilerin hepsinin olmasa da çoğunun merkezlerinde SMBH’lerin bulunduğunu gösterdi. Artık birikim diski, kara delik ve aktif olarak malzeme tüketen ve çok fazla radyasyon yayan kara delikler olan aktif galaktik çekirdekler (AGN) arasındaki bağlantıyı anlıyoruz.

İşte KOBİ’lerin şu anki resmi bu. Bunlar galaksilerin merkezlerinde gizlenen devasa kompakt nesnelerdir. Yüz milyonlarca, hatta milyarlarca güneş kütlesine sahip olabilirler. SMBH’ler malzemeyi kendilerine doğru çeker ve malzeme bir birikim diskinde toplanır. Disk ısınır ve radyasyon yayar ve karışık manyetik alanlar, astrofiziksel jetlerin kutuplardan fırlamasına neden olur.

Birikme diskindeki malzemenin tamamı olay ufkunu geçemez. SMBH’ler disk malzemesinin yalnızca bir kısmını tüketir. Eddington Sınırına ulaştıklarında geri kalanlar, galaktik merkezdeki gazın bir kısmını da beraberinde sürükleyerek uzaya yuvarlanarak gönderilir.

Gökbilimciler Markarian 817 galaksisinde bu resmi bozan uzak bir SMBH tespit ettiler. Bir SMBH’nin toplanma diskinin ötesinde, nötr gaz ve toz bir torus oluşturur. Aynı bölgede, yıldızlararası yıldız oluşturan gaz bulutları, SMBH’nin kütleçekimsel alanının hemen ötesinde bulunuyor. Uzaktaki SMBH, diskten uzaya o kadar çok malzeme gönderdi ki, bölgedeki tüm gazı temizledi. Bu durum galaktik merkezde yıldız oluşumunu engelledi.

Keşif şu şekilde sunulmaktadır: yeni araştırma içinde Astrofizik Günlük Mektupları. Başlığı “Seyfert 1.2 Markarian 817’nin Gizli, Eddington Altı Eyaletinde Şiddetli Geri Bildirim.” Baş yazar, Michigan Üniversitesi’nde lisans araştırmacısı olan Miranda Zak’tır.

Gökbilimciler daha önce de malzemeleri galaktik merkezlerinden uzaklaştıran SMBH’ler bulmuşlardı. Buna “kara delik rüzgarı” diyorlar ve bunu, biriktirebilecekleri malzeme miktarı sınırına ulaşmış son derece parlak birikim disklerinin çevresinde tespit ettiler. Kara delik rüzgarı fazla malzemeyi uzaya fırlatır.

Ancak Markarian 817’de disk pek parlak değil. Bu, Eddington Sınırında veya kütle birikim sınırında olmaması gerektiği anlamına gelir. Keşfi açıklayan bir basın açıklamasına göre bu sadece “atıştırmalık”.

“Bir fan en yüksek ayarda açıldığında çok hızlı rüzgarlar bekleyebilirsiniz. İncelediğimiz Markarian 817 adı verilen galakside fan daha düşük bir güç ayarında açıldı, ancak hala inanılmaz derecede enerjik rüzgarlar üretiliyordu.” dedi çalışmanın ortak yazarı Miranda Zak.

Bilimsel açıdan bu rüzgarlara ultra hızlı çıkışlar (UFO’lar) adı verilir. UFO’ların saatte milyonlarca mil hızları vardır ve gökbilimciler bunların Eddington Limitlerine ulaşan birikim disklerinden geldiğini bulmuşlardır. Ama bu farklı.

Yazarlar araştırmalarında şöyle yazıyor: “UFO’lar genellikle Eddington sınırında veya üzerinde tespit ediliyor; bu sonuç, kara delik birikiminin, mütevazı Eddington fraksiyonlarında bile ev sahibi galaksileri şekillendirme potansiyeline sahip olduğuna işaret ediyor.”

Kara delik birikmesi ve bunun sonucunda ortaya çıkan UFO’lar, gazın tamamını uzaklaştırarak galaktik merkez yakınındaki yıldız oluşumunu söndürebilir. Güçlü rüzgar aynı zamanda SMBH’nin yakıtını da taşıyor ve birikim diskini besleyecek yeni gaz olmadığında çok daha az ışık yayıyor.

“Ultra hızlı rüzgarları gözlemlemek çok nadirdir ve ev sahibi galaksinin karakterini değiştirmeye yetecek enerjiye sahip rüzgarları tespit etmek ise daha az yaygındır. Markarian 817’nin bu rüzgarları, özellikle aktif olmayan bir dönemde yaklaşık bir yıl boyunca ürettiği gerçeği İtalya’daki Roma Tre Üniversitesi’nde gökbilimci olan ortak yazar Elias Kammoun, “Devlet, kara deliklerin ev sahibi galaksileri önceden düşünülenden çok daha fazla yeniden şekillendirebileceğini ileri sürüyor” diye ekledi.

Bu keşfe çok sayıda teleskop ve gözlemevi katkıda bulundu. Birikme diskindeki malzeme ısındığında X-ışınları yayar. Ancak araştırmacılar Markarian 817’yi NASA’nın Swift gözlemeviyle gözlemlediğinde, X ışınları neredeyse tespit edilemez durumdaydı. “X-ışını sinyali o kadar zayıftı ki yanlış bir şey yaptığıma ikna oldum!” diye bağırdı başyazar Miranda Zak.

Ancak Swift bizim en iyi X-ışını gözlemevimiz değil. Bunun üzerine gökbilimciler ESA’nın XMM-Newton X-ışını gözlemevine yöneldiler. Bu gözlemler, Markarian 817’nin UFO’sunun, deliğin yakın çevresi olan SMBH’nin koronasından gelen X ışınlarını engellediğini gösterdi. Başka bir X-ışını gözlemevi olan NASA’nın NuSTAR teleskopu bu gözlemleri doğruladı: X-ışınları oradaydı, sadece gizlenmişti.

Markarian 817’nin UFO’su yalnızca bir yıl kadar sürdü. Ancak bu süre zarfında galaksinin merkezini yeniden şekillendirdi. Bu çalışma, kara deliklerin ve onlara ev sahipliği yapan galaksilerin birbirlerini nasıl şekillendirdiğini ve birbirlerinin evrimi üzerinde güçlü etkileri olduğunu net ayrıntılarla gösteriyor.

Çalışma aynı zamanda Samanyolu dahil bazı galaktik merkezlerin neden çok fazla aktif yıldız oluşumu sergilemediğine de ışık tutuyor. Merkezlerindeki SMBH’ler yıldız oluşturan gazı uzaklaştırdı. Ancak bu ancak UFO’nun yeterince güçlü ve yeterince uzun ömürlü olması durumunda gerçekleşebilir.

SMBH birikimi ve geri bildirimi ve bunun onu barındıran galaksiyi nasıl şekillendirdiği, astrofizikçilerin hakkında daha fazla bilgi edinmek için istekli oldukları bir konudur. Bu durumda ESA’nın XMM-Newton’u Markarian 817’de neler olup bittiğini belirlemede kritik bir rol oynadı.

Norbert Schartel, XMM-Newton’un proje bilimcisidir. Doğrudan bu araştırmanın bir parçası olmasa da Schartel, XMM-Newton’un KOBİ’lerin yakınında neler olup bittiğini çözmek için ne kadar önemli olduğundan bahsetti.

“Kara deliklerin incelenmesindeki pek çok göze çarpan problem, önemli olayları yakalamak için saatlerce süren uzun gözlemler yoluyla tespitler elde etme meselesidir. Bu, XMM-Newton misyonunun gelecek için birincil önemini vurgulamaktadır. Başka hiçbir görev bu görevi yerine getiremez.” Schartel, yüksek hassasiyeti ile uzun, kesintisiz gözlem yapma yeteneğinin birleşimidir” dedi.