Büyüyen kara delik, gökbilimciler tarafından şimdiye kadar gözlemlenen en parlak nesnedir

Yeni bir çalışma yayınlanan Doğa Astronomi gökbilimcilerin şimdiye kadar gözlemlediği en parlak nesneyi anlatıyor. 17 milyar Güneş kütlesinde olan ve her gün Güneş’ten daha fazla kütle yutan bir kara deliktir.

Onlarca yıldır biliniyordu ama çok parlak olduğundan gökbilimciler onun yakın bir yıldız olduğunu varsaydılar. Yalnızca son gözlemler onun aşırı mesafesini ve parlaklığını ortaya çıkardı.

Nesneye J0529-4351 adı verildi. Bu isim basitçe onun gök küresindeki koordinatlarına atıfta bulunur; bu, gökyüzündeki nesneleri bir kürenin içine yansıtmanın bir yoludur. Bu bir tür kuasar adı verilen nesne.

Kuasarların fiziksel doğası başlangıçta bilinmiyordu. Ancak 1963’te görünür ışık 3C 273 adlı kuasar tüm dalga boylarına bölünmüştü (spektrumu olarak biliniyordu). Bu, onun yaklaşık 2 milyar ışıkyılı uzaklıkta bulunduğunu gösterdi.

3C 273’ün bize ne kadar parlak göründüğü ve ne kadar uzakta olduğu göz önüne alındığında, son derece parlak olması gerekir; bu, astronomide bir nesnenin birim zamanda yaydığı ışık miktarını ifade eden bir terimdir. Bu kadar aşırı parlaklık için bilinen tek güç kaynağı, malzemenin bir alana düşmesiydi. Süper kütleli kara delik. Bu nedenle kuasarlar evrendeki en aktif şekilde büyüyen kara deliklerdir.

Güç kaynağı

Süper kütleli kara delikler genellikle galaksilerin merkezlerinde bulunur. Tüm kuasarlarda olduğu gibi, J0529-4351 de çevredeki galaksiden kara deliğine düşen, çoğunlukla aşırı ısıtılmış hidrojen ve helyum gazı gibi maddelerden güç alıyor.

Her gün bu kara deliğin içine Güneş’in kütlesinin yaklaşık bir katı düşüyor. Kara deliklerin kütlesini artırmak için galaksilerin merkezine tam olarak ne kadar gaz aktarılabileceği astrofizikte cevaplanmamış bir sorudur.

Galaksinin merkezinde gaz ince bir disk şekline dönüşür. İnce diskteki viskozite (maddenin uzaydaki akışına karşı direnç) ve sürtünme özellikleri, gazın onbinlerce santigrat dereceye kadar ısıtılmasına yardımcı olur. Bu, ultraviyole ve görünür ışık dalga boylarında bakıldığında parlayacak kadar sıcaktır. Bu, Dünya’dan gözlemleyebildiğimiz parıltıdır.

Yaklaşık 17 milyar Güneş kütlesindeki J0529-4351, bilinen en büyük kara delik değil. Abell 1201 gökada kümesinin merkezindeki bir nesne 30 milyar Güneş’e eşdeğer. Ancak ışığın bu cisim ile Dünya arasındaki çok büyük mesafeyi kat etmesi için gereken süre nedeniyle, buna evrenin henüz 1,5 milyar yaşında olduğu bir dönemde tanık olduğumuzu da unutmamamız gerekiyor. Şu anda yaklaşık 13,7 milyar yaşındadır.

Dolayısıyla bu kara delik, gözlemlendiği zamana kadar evrenin yaşının önemli bir kısmı boyunca bu oranda büyüyor veya birikiyor olmalı. Yazarlar, kara deliğin gaz birikiminin fizik yasalarının koyduğu sınıra yakın bir yerde gerçekleştiğine inanıyor. Daha hızlı birikim, kara deliğin çevresinde daha parlak bir gaz diskinin oluşmasına neden olur ve bu da daha fazla malzemenin düşmesini durdurabilir.

Keşfin hikayesi

J0529-4351 onlarca yıldır biliniyor, ancak güneş sistemimizden 15.000 kat daha büyük bir gaz birikim diskine sahip olmasına ve kendi galaksisini (muhtemelen Samanyolu’nun boyutuna yakın olan) işgal etmesine rağmen o kadar uzakta ki, teleskoplarımızda tek bir ışık noktası olarak görünür.

Bu, kendi galaksimizdeki milyarlarca yıldızdan ayırt edilmesinin zor olduğu anlamına geliyor. Bunun aslında uzak, güçlü, süper kütleli bir kara delik olduğunu keşfetmek için daha karmaşık teknikler gerekiyordu. İlk olarak gökbilimciler kızılötesi dalga bandının ortasından ışık topladılar (görebildiğimizden çok daha uzun dalga boylarına sahip ışık).

Bu dalga boylarında yıldızlar ve kuasarlar birbirlerinden oldukça farklı görünürler. Gözlemi doğrulamak için, (3C 273 kuasarında olduğu gibi) bir spektrum alındı. Avustralya Ulusal Üniversitesi’nin 2,3 metrelik teleskopu Yeni Güney Galler’deki Siding Spring Gözlemevi’nde.

Ve 3C 273’te olduğu gibi, spektrum hem nesnenin doğasını hem de ne kadar uzakta olduğunu (12 milyar ışıkyılı) ortaya çıkardı. Bu, parlaklığının ne kadar aşırı olması gerektiğini vurguladı.

Detaylı kontroller

Bu ölçümlere rağmen kuasarın gerçek parlaklığını doğrulamak için bir dizi kontrolün yapılması gerekiyordu. Öncelikle gökbilimcilerin, ışığın gökyüzünde Dünya’ya daha yakın bir kaynak tarafından büyütülmediğinden emin olmaları gerekiyordu. Gözlüklerde veya dürbünlerde kullanılan merceklere benzer şekilde galaksiler de mercek görevi görebilir. O kadar yoğundurlar ki, arkalarında mükemmel şekilde hizalanmış daha uzaktaki kaynakların ışığını büküp büyütebilirler.

J0529-4351’in konumunun son derece hassas ölçümlerine sahip olan Avrupa Uzay Ajansı’nın Gaia uydusundan alınan veriler, J0529-4351’in gerçekten gökyüzündeki merceksiz tek bir ışık kaynağı olduğunu belirlemek için kullanıldı. Bu, aşağıdakilerle alınan daha ayrıntılı spektrumlarla desteklenmektedir: Avrupa Güney Gözlemevi’nin Çok Büyük Teleskobu (VLT) Şili’deki tesis.

J0529-4351’in kuasarlar ve kara delik büyümesine ilişkin gelecekteki çalışmalar için çok önemli bir araç olması muhtemeldir. Kara deliklerin kütlesi temel bir özelliktir ancak doğrudan ölçülmesi çok zordur çünkü bu kadar saçma derecede büyük, gizemli nesneler için standart bir tartım terazisi seti yoktur.

Tekniklerden biri, kara deliğin, “geniş çizgi bölgesi” olarak adlandırılan büyük bulutlar içinde yörüngesinde dönen daha dağınık gaz üzerindeki etkisini ölçmektir. Bu gaz, iyonize gazdaki belirli enerji seviyeleri arasında sıçrayan elektronların neden olduğu geniş “emisyon çizgileri” aracılığıyla spektrumda ortaya çıkar.

Bu çizgilerin genişliği doğrudan kara deliğin kütlesiyle ilişkilidir, ancak bu ilişkinin kalibrasyonu J0529-4351 gibi en parlak nesneler için çok zayıf bir şekilde test edilmiştir. Ancak fiziksel olarak çok büyük ve çok parlak olduğundan J0529-4351, VLT’ye kurulacak yeni bir cihazla gözlemlenebilecek. Yerçekimi+ denir.

Bu cihaz, kara delik kütlesinin doğrudan ölçümünü verecek ve diğer yüksek parlaklığa sahip nesnelerdeki kütleleri tahmin etmek için kullanılan ilişkileri kalibre edecek.

Bu makale şuradan yeniden yayınlanmıştır: Konuşma Creative Commons lisansı altındadır. Okumak orijinal makale.