Bu sanatçının illüstrasyonu, galaksimizin merkezindeki süper kütleli kara deliğin ve onu çevreleyen malzemenin bir kesitini gösteriyor. Merkezdeki siyah küre, kara deliğin olay ufkunu, hiçbir şeyin, hatta ışığın bile kaçamayacağı geri dönüşü olmayan noktayı temsil ediyor. Bu çizimde gösterildiği gibi, dönen kara deliğe yandan bakıldığında, onu çevreleyen uzay-zamanın Amerikan futbolu şeklinde olduğu görülüyor. Her iki taraftaki sarı-turuncu malzeme, kara deliğin etrafında dönen gazı temsil ediyor. Bu malzeme kaçınılmaz olarak kara deliğe doğru dalıyor ve futbol şeklinin içine düştüğünde olay ufkunu geçiyor. Futbol şeklinin içinde ancak olay ufkunun dışında kalan alan bu nedenle bir boşluk olarak tasvir edilmiştir. Mavi lekeler, dönen kara deliğin kutuplarından uzağa ateş eden jetleri gösteriyor. Katkıda bulunanlar: NASA/CXC/M.Weiss
Yay A*, süper kütleli Kara delik en SamanyoluMerkezi, etrafındaki uzay-zamanı çarpıtacak bir hızda dönüyor, galaktik dinamikleri etkiliyor ve potansiyel olarak gelecekteki yıldız oluşumunu etkiliyor.
Samanyolu’nun merkezindeki süper kütleli kara delik o kadar hızlı dönüyor ki, onu çevreleyen uzay-zamanı futbol topuna benzeyen bir şekle sokuyor. NASAChandra X-ışını Gözlemevi ve Ulusal Bilim Vakfı’nın Karl G. Jansky Çok Büyük Dizisi (VLA).
Gökbilimciler, galaksimizin merkezinde, Dünya’dan yaklaşık 26.000 ışıkyılı uzaklıkta bulunan bu dev kara deliğe Yay A* (kısaca Sgr A*) adını veriyor.
Kara deliklerin iki temel özelliği vardır: kütleleri (ağırlıkları) ve dönüşleri (ne kadar hızlı döndükleri). Bu iki değerden herhangi birinin belirlenmesi, bilim adamlarına herhangi bir kara delik ve onun nasıl davrandığı hakkında çok şey anlatır.
Spin Ölçüm Tekniği
Bir araştırmacı ekibi, malzemenin kara deliğe doğru ve kara delikten uzaklaşma şekline bağlı olarak Sgr A*’nın ne kadar hızlı döndüğünü belirlemek için X-ışını ve radyo verilerini kullanan yeni bir yöntem uyguladı. Sgr A*’nın, mümkün olan maksimum değerin yaklaşık %60’ına denk gelen bir açısal hızla (saniyedeki devir sayısı) döndüğünü buldular; bu sınır, malzemenin ışık hızından daha hızlı hareket edememesi nedeniyle belirlendi.
Geçmişte, farklı gökbilimciler farklı teknikler kullanarak Sgr A*’nın dönüş hızına ilişkin başka tahminler yapmışlardı; sonuçlar Sgr A*’nın hiç dönmemesinden neredeyse maksimum hızda dönmesine kadar değişiyordu.
Yeni çalışmanın başyazarı olan Penn State Üniversitesi’nden Ruth Daly, “Çalışmamız galaksimizdeki süper kütleli kara deliğin ne kadar hızlı döndüğü sorusunun çözümüne yardımcı olabilir” dedi. “Sonuçlarımız Sgr A*’nın çok hızlı döndüğünü gösteriyor, bu da ilginç ve geniş kapsamlı sonuçlara sahip.”
Yay A* ve çevresinin Chandra X-ışını görüntüsü. Kredi: NASA/CXC/Üniv. Wisconsin/Y.Bai ve ark.
Hızlı Dönüşün Etkileri
Dönen bir kara delik, dönerken “uzay-zamanı” (zaman ve uzayın üç boyutunun birleşimi) ve yakınındaki maddeyi çeker. Dönen kara deliğin etrafındaki uzay-zaman da sıkıştırılmıştır. Yukarıdan bir kara deliğe bakıldığında, ürettiği herhangi bir jetin namlusu boyunca uzay-zamanın dairesel bir şekil olduğu görülür. Ancak dönen kara deliğe yandan bakıldığında uzay-zamanın futbol topu şeklinde olduğu görülüyor. Dönüş ne kadar hızlı olursa futbol o kadar düz olur.
Bir kara deliğin dönüşü önemli bir enerji kaynağı görevi görebilir. Dönen süper kütleli kara delikler, dönme enerjileri çıkarıldığında, jetler gibi dar malzeme ışınlarından oluşan paralelleştirilmiş çıkışlar üretebilir; bu, kara deliğin yakınında en azından bir miktar maddenin bulunmasını gerektirir. Sgr A* çevresindeki sınırlı yakıt nedeniyle, bu kara delik son bin yılda nispeten zayıf jetlerle nispeten sessiz kaldı. Ancak bu çalışma, Sgr A* yakınındaki malzeme miktarının artması durumunda bunun değişebileceğini göstermektedir.
Yay Burcunun Geleceği A*
Kanada’nın Winnipeg şehrindeki Manitoba Üniversitesi’nden ortak yazar Biny Sebastian, “Dönen bir kara delik, fırlatma rampasındaki bir roket gibidir” dedi. “Malzeme yeterince yaklaştığında sanki birisi rokete yakıt doldurmuş ve ‘fırlatma’ düğmesine basmış gibi oluyor.”
Bu, gelecekte maddenin özellikleri ve kara deliğe yakın manyetik alan kuvveti değişirse, kara deliğin dönüşünün muazzam enerjisinin bir kısmının daha güçlü çıkışlara yol açabileceği anlamına geliyor. Bu kaynak malzeme, gazdan veya bir yıldızın Sgr A*’ya çok yaklaşması durumunda kara deliğin yerçekimi tarafından parçalanan bir yıldızın kalıntılarından gelebilir.
Michigan Eyalet Üniversitesi’nden ortak yazar Megan Donahue, “Bir galaksinin dönen merkezi kara deliği tarafından çalıştırılan ve yönlendirilen jetler, tüm galaksinin gaz kaynağını derinden etkileyebilir, bu da yıldızların ne kadar hızlı ve hatta oluşup oluşmayacağını etkileyebilir” dedi. “Samanyolu’nun kara deliğinin etrafındaki X-ışınları ve gama ışınlarında görülen ‘Fermi kabarcıkları’, kara deliğin muhtemelen geçmişte aktif olduğunu gösteriyor. Kara deliğimizin dönüşünü ölçmek bu senaryonun önemli bir testidir.”
Sgr A*’nın dönüşünü belirlemek için yazarlar, kara deliğin dönüşü ile kütlesi arasındaki ilişkiyi, kara deliğin yakınındaki maddenin özelliklerini detaylandıran, “dışarı akış yöntemi” olarak adlandırılan ampirik temelli teorik bir yöntem kullandılar. ve çıkış özellikleri. Koşutlandırılmış dışarı akış radyo dalgalarını üretirken, kara deliği çevreleyen gaz diski X-ışını emisyonundan sorumludur. Bu yöntemi kullanarak araştırmacılar, kara deliğin dönüşünü sınırlamak için Chandra ve VLA’dan elde edilen verileri, kara deliğin kütlesine ilişkin diğer teleskoplardan elde edilen bağımsız tahminlerle birleştirdi.
Kanada’nın Montreal kentindeki McGill Üniversitesi’nden ortak yazar Anan Lu, “Sgr A*’nın özel bir görüntüsüne sahibiz çünkü bize en yakın süper kütleli kara delik o” dedi. “Şu anda sessiz olmasına rağmen, çalışmalarımız gelecekte çevredeki maddelere inanılmaz derecede güçlü bir darbe vereceğini gösteriyor. Bu bin ya da milyon yıl sonra da olabilir, bizim yaşamımız boyunca da olabilir.”
Samanyolu’nun merkezindeki süper kütleli kara delik o kadar hızlı dönüyor ki, kendisini çevreleyen uzay-zamanı Amerikan futbolu gibi görünebilecek bir şekle sokuyor. Bu sonuç, uzaydaki bir X-ışını teleskopu olan NASA’nın Chandra X-ışını Gözlemevi’nden ve New Mexico’daki bir dizi radyo teleskopu olan NSF’nin Çok Büyük Dizisinden elde edilen veriler kullanılarak yapıldı. Kredi: NASA/CXC/A. Hobart’ın
Ruth Daly liderliğindeki bu sonuçları açıklayan makale, Ocak 2024 sayısında yayınlandı. Kraliyet Astronomi Topluluğunun Aylık Bildirimleri.
Referans: Ruth A Daly, Megan Donahue, Christopher P O’Dea, Biny Sebastian, Daryl Haggard ve Anan Lu, 21 Ekim 2023, “Yay A* için çıkış yöntemiyle elde edilen yeni kara delik dönüş değerleri”, Kraliyet Astronomi Topluluğunun Aylık Bildirimleri.
DOI: 10.1093/mnras/stad3228
Yukarıda bahsedilenlere ek olarak yazarlar Christopher O’Dea (Manitoba Üniversitesi) ve Daryl Haggard’dır (McGill Üniversitesi).
NASA’nın Marshall Uzay Uçuş Merkezi Chandra programını yönetiyor. Smithsonian Astrofizik Gözlemevi’nin Chandra X-ışını Merkezi, Cambridge, Massachusetts’teki bilim operasyonlarını ve Burlington, Massachusetts’teki uçuş operasyonlarını kontrol ediyor.