Bu sanatçının illüstrasyonu, Samanyolu galaksimizin merkezine yakın süper kütleli kara delik olan Yay A*’nın bir kesitini göstermektedir. Penn State’den Ruth Daly liderliğindeki araştırmacılar, kara deliğin potansiyel hızının yaklaşık %60’ı kadar döndüğünü belirledi. Katkıda bulunanlar: NASA/CXC/M.Weiss
Araştırmacılar şunu ortaya çıkardı: Kara delik‘nin dönme hızı çevredeki maddelere ‘inanılmaz derecede güçlü bir tekme’ sağlayabilir.
Merkezdeki süper kütleli kara delik Samanyolu verileri kullanan yeni bir araştırmaya göre, o kadar hızlı dönüyor ki, kendisini çevreleyen uzay-zamanı futbol topuna benzeyebilecek bir şekle sokuyor. NASAChandra X-ışını Gözlemevi ve ABD Ulusal Bilim Vakfı’nın Karl G. Jansky Çok Büyük Dizisi (VLA). Bu futbol şekli, kara deliğin önemli bir hızla döndüğünü gösteriyor; araştırmacılar bu hızın potansiyel sınırının yaklaşık %60’ı olduğunu tahmin ediyor.
Penn State Berks Fizik Profesörü Ruth Daly liderliğindeki çalışma, The Guardian’da yayımlandı. Kraliyet Astronomi Topluluğunun Aylık Bildirimleri.
Gökbilimciler bu dev kara deliğe Yay A* (Sgr A*) adını veriyor. Galaksinin merkezinde, Dünya’dan yaklaşık 26.000 ışıkyılı uzaklıkta yer almaktadır. Sgr A*’nın kütleyle birlikte temel özelliklerinden biri olan ne kadar hızlı döndüğünü belirlemek için araştırmacılar, malzemenin kara deliğe doğru ve kara delikten nasıl aktığını değerlendirmek için X-ışını ve radyo verilerini kullanan bir yöntem uyguladılar. Yöntem Daly tarafından 2019 yılında geliştirilmiş ve yayınlanmıştır. Astrofizik Dergisi.
Sgr A*’nın Dinamiklerine İlişkin Bilgiler
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.”
Ekip, Sgr A*’nın dönüşünün açısal hızının (saniyedeki devir sayısı) mümkün olan maksimum değerin yaklaşık %60’ı olduğunu buldu; bu, malzemenin ışık hızından daha hızlı hareket edememesi nedeniyle belirlenen bir sınırdır.
Sgr A*’nın hızına ilişkin geçmiş tahminler farklı tekniklerle ve diğer gökbilimciler tarafından yapılmış olup, sonuçlar hiç dönüş olmamasından neredeyse maksimum hızda dönmesine kadar değişmektedir.
Daly, “Ancak bu çalışma, Sgr A* yakınındaki malzeme miktarının artması durumunda bunun değişebileceğini gösteriyor” dedi.
Bir kara delik döndükçe, “uzay-zamanı” (zaman ve uzayın üç boyutunun birleşimi) ve yakınındaki maddeyi çeker. Yerçekimi kuvveti aynı zamanda uzay-zamanı da ezer ve nasıl gözlemlendiğine bağlı olarak şeklini değiştirir. Kara deliğe üstten bakıldığında uzay-zaman dairesel görünür. Ancak yandan bakıldığında uzay-zaman futbol topu şeklindedir. Dönüş ne kadar hızlı olursa futbol da o kadar düz olur.
Sgr A*’nın Geleceği ve Etkileri
Daly, kara deliğin yakınında gaz veya çok yakın dolaşan bir yıldızın kalıntıları gibi maddelerin bulunması durumunda, dönüşün bir enerji kaynağı olarak da hizmet edebileceğini söyledi. Kara delik döndükçe madde, paralelleştirilmiş çıkışlar adı verilen dar jetler şeklinde kaçabilir. Bununla birlikte, Sgr A* şu anda yakınlardaki maddeyi sınırlıyor, bu nedenle kara delik son bin yılda zayıf bir şekilde yönlendirilmiş çıkışlarla nispeten sessiz kaldı.
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.”
Fermi kabarcıkları, araştırmacıların teorileştirdiği kara deliğin üstünde ve altında gama ışınları yayan yapılara, daha önceki devasa çıkışlardan kaynaklandığını ifade ediyor.
Araştırmacılar Sgr A*’nın dönüşünü belirlemek için çıkış yöntemini kullandılar. Daly’nin yaklaşımı, kara deliğin dönüşü ile kütlesi arasındaki ilişkiyi, kara deliğin yakınındaki maddenin özelliklerini ve dışarı akış özelliklerini dikkate almayı içerir. Koşutlandırılmış dışarı akış radyo dalgalarını üretirken, kara deliği çevreleyen gaz diski X-ışınları yayar. Araştırmacılar, çıkış yöntemini bilgilendirmek ve kara deliğin dönüşünü belirlemek için Chandra ve VLA’dan elde edilen gözlem verilerini, 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.”
Bu keşif hakkında daha fazla bilgi için bkz. Teleskoplar, Samanyolu’nun Kara Delik Bükülen Uzay Zamanının Hızlı Dönüşünü Ortaya Çıkarıyor.
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 belirtilenlere ek olarak ortak yazarlar arasında Manitoba Üniversitesi’nden Christopher O’Dea ve McGill Üniversitesi’nden Daryl Haggard bulunmaktadır.
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.