STK’ların Kısa, Parlak Hayatları

Kompakt Simetrik Nesnelerin (CSO’lar) radyo gözlemleri, kökenleri hakkında yeni ipuçları sağlıyor.

Kompakt Simetrik Nesneler veya CSO’lar olarak bilinen belirsiz bir gökada sınıfına ilişkin yeni bir araştırma, bu nesnelerin tamamen göründükleri gibi olmadığını ortaya çıkardı. CSO’lar, çekirdeklerinde süper kütleli kara deliklere ev sahipliği yapan aktif galaksilerdir. Bu devasa kara deliklerden zıt yönlerde neredeyse ışık hızında hareket eden iki jet fışkırıyor. Ancak şiddetli jetlere sahip diğer galaksilerle karşılaştırıldığında, bu jetler çok uzak mesafelere uzanmıyor; çok daha kompaktlar. Onlarca yıldır gökbilimciler STK’ların genç olduğundan ve jetlerinin eninde sonunda daha uzun mesafelere uçacağından şüpheleniyorlardı.

Şimdi üç farklı gazetede rapor veriyorum Astrofizik DergisiCaltech liderliğindeki bir araştırma ekibi, STK’ların genç olmadığı, nispeten kısa yaşamlar sürdükleri sonucuna vardı.

Çok Uzun Temel Dizi (VLBA) tarafından çekilen bu görüntü, J1734+0926 olarak bilinen Kompakt Simetrik Nesneyi (CSO) göstermektedir. Kırmızı lekeler, görünmeyen bir kara delikten yayılan güçlü iki kutuplu jetin uçlarıdır. Kredi bilgileri: ML Lister/Purdue Üniversitesi

Farklı Bir Galaktik Olgu

Araştırmayı yöneten Robinson Astronomi Profesörü, Emeritus Anthony (Tony) Readhead, “Bu STK’lar genç değil” diye açıklıyor. “Yetişkin bir insandan daha kısa bir yaşam sürmüş olmasına rağmen 12 yaşındaki bir köpeğe genç diyemezsiniz. Bu nesneler ayrı bir türler daha büyük jetlerin olduğu galaksilerde yaygın olan milyonlarca yıl yerine, binlerce yıl içinde yaşayıp yok olanların tümü.”

Yeni çalışmalarda ekip, 3.000’den fazla STK adayının literatürünü ve geçmiş gözlemlerini gözden geçirdi, 64’ünün gerçek olduğunu doğruladı ve ilave 15 STK belirledi. Tüm bu nesneler daha önce Ulusal Bilim Vakfı (NSF) tarafından finanse edilen Ulusal Radyo Astronomi Gözlemevi’nin Çok Uzun Temel Çizgi Dizisi (VLBA) tarafından gözlemlenmişti ve bazıları diğer yüksek çözünürlüklü radyo teleskopları tarafından da gözlemlenmişti. Readhead, “VLBA gözlemleri astronomideki en ayrıntılı gözlemlerdir ve 160 kilometre uzaklıktaki bir insan saçının genişliğini ölçmeye eşdeğer ayrıntılara sahip görüntüler sağlar” diyor.

Bu çizim Kompakt Simetrik Nesnelerin veya CSO’ların nasıl oluştuğunu göstermektedir. Büyük kütleli tek bir yıldız, kara deliğe çok yaklaştığında (solda) yutulur. Bu, kara deliğin ultra hızlı, iki kutuplu bir jet (ortada) fırlatmasına neden olur. Jet dışarıya doğru uzanıyor ve sıcak uçları radyo emisyonlarıyla parlıyor (sağda). Katkıda bulunanlar: B. Saxton/NRAO/AUI/NSF

STK’ların Geçici Yaşamı

Ekibin analizi, STK’ların jetleri 5.000 yıl veya daha kısa bir süre boyunca dışarı attığını ve ardından yok olduğu sonucuna varıyor. Caltech astronomi yardımcı doçenti ve çalışmalardan birinin ortak yazarı Vikram Ravi, “STK jetleri çok enerjik jetler ama kapanıyor gibi görünüyorlar” diyor. “Jetler kaynaktan akmayı bırakıyor.”

Kısa ömürlü jetleri neyin beslediğine gelince, bilim insanları bunun nedeninin, tek bir yıldızın süper kütleli bir yıldıza çok fazla yaklaşmasıyla meydana gelen gelgit kesintisi olayı (TDE) olduğuna inanıyorlar. Kara delik ve yutulur.

Çok Uzun Taban Çizgisi Dizisi (VLBA) tarafından çekilen bu görüntü, kırmızı şeritli lekeler halinde görünen iki süper kütleli kara deliği gösteriyor. Kara delikler eliptik bir galaksinin merkezindedir. Renkler radyo emisyonundaki farklı spektral eğimleri temsil ediyor; kırmızı ise kara delikleri çevreleyen en yoğun bölgeleri gösteriyor. Sağdaki kara delik muhtemelen yakın zamanda büyük bir yıldızı yutmuş ve bu da onun iki ultra hızlı jet fırlatmasına neden olmuştur. Bu jetlerin uçları, kara deliğin üstünde ve altında yeşil lekeler halinde görünüyor. J0405+3803 olarak adlandırılan bu nesne, Kompakt Simetrik Nesne (CSO) olarak anılıyor çünkü jetleri, çok daha büyük jetlere sahip diğer kara deliklerle karşılaştırıldığında nispeten yakın (veya kompakt). Kredi bilgileri: HL Maness/Grinnell Koleji

Gelgit Kesintisi Etkinlikleri: STK’lara Güç Vermek

Readhead, “Tek bir yıldızın parçalandığını ve ardından tüm bu enerjinin kara deliğin etrafında döndüğü eksen boyunca jetlere yönlendirildiğini düşünüyoruz” diyor. “Dev kara delik bizim için görünmez olmaya başlıyor ve sonra bir yıldızı tükettiğinde bum! Kara deliğin yakıtı var ve onu görebiliyoruz.”

Kompakt Simetrik Nesneler (CSO’lar) olarak adlandırılan kozmik nesneler muhtemelen tek, büyük bir yıldızın süper kütleli bir kara deliğe çok yakın dolaşıp parçalara ayrılmasıyla oluşur. Bu animasyonda vurgulanan süreç, 5.000 yıla kadar süren şiddetli iki kutuplu jetlerle sonuçlanıyor. Katkıda bulunanlar: B. Saxton/NRAO/AUI/NSF

Readhead ilk olarak 1990’larda STK’ların TDE’ler tarafından beslenebileceğinden şüphelendi ancak bu fikrin bilim camiası tarafından büyük ölçüde fark edilmediğini söyledi. “Hipotez neredeyse unutuldu çünkü TDE’ler için gözlemsel kanıtların ortaya çıkmasından yıllar geçti” diyor. Orijinal hipotezi ortaya atıldığında yalnızca üç STK bulunmuştu.

STK’ları Yeniden Keşfetmek ve Tanımlamak

2020’ye hızla ilerleyelim. Radyo astronomisindeki farklı sorunları araştırmak için STK’larla ilgili çalışmalarına ara veren Readhead, konuyu yeniden ele alma zamanının geldiğine karar verdi. Meslektaşlarından bazılarını Zoom’da bir araya topladı ve literatürü taramaya ve yanlışlıkla STK olarak sınıflandırılan nesneleri ayıklamaya karar verdiler. Sonraki iki yıl boyunca ekip 3.000’den fazla STK adayını araştırdı ve grubu yalnızca gerçek STK olma kriterlerine sahip düzinelerce kişiye indirdi.

Nihayetinde, STK’ların, radyo dalga boylarında parlak bir şekilde parıldayan son derece güçlü jetler fırlatan son derece güçlü Cygnus A galaksisi gibi devasa kardeşlerinden çok daha erken tükenen jetlere sahip tamamen farklı bir aile olduğu yönünde bir resim ortaya çıkmaya başladı. . Bu jetler her yönde yaklaşık 230.000 ışıkyılı mesafeye kadar uzanıyor ve on milyonlarca yıl sürüyor. Buna karşılık, CSO jetleri en fazla yaklaşık 1.500 ışıkyılı kadar uzanıyor ve yaklaşık 5.000 yıl içinde yok oluyor.

Tony Readhead. Kredi bilgileri: Caltech

Galaktik Araştırmalar İçin Yeni Bir Cadde

Gökbilimcilere göre CSO jetleri muhtemelen süper kütleli bir kara deliğin herhangi bir yıldıza değil, önemli bir yıldıza çarpmasıyla oluşuyor.

Ravi, “Daha önce gördüğümüz TDE’ler yalnızca birkaç yıl sürdü” diyor. “STK’lara güç sağlayan dikkate değer TDE’lerin çok daha uzun süre dayandığını düşünüyoruz çünkü bozulan yıldızlar boyut olarak çok büyük, çok büyük veya her ikisi de.”

Araştırmacılar, çeşitli STK radyo görüntüleri koleksiyonunu analiz ederek, nesnelerin zaman içinde nasıl yaşlandığını takip edebildiklerini söylüyor; bu, tıpkı bir STK’nın jetlerinin nasıl geliştiğini gözlemlemek için hayatının bir fotoğraf albümüne bakması gibi. Daha genç CSO’ların kara deliklere daha yakın olan daha kısa jetleri varken, daha eski nesnelerin kara deliklerinden daha uzağa uzanan jetleri var. Her ne kadar jetlerin çoğu yok olsa da, bilim insanları 100 kişiden birinin Cygnus A’nınki gibi uzun ömürlü olacağını tahmin ediyor. Bu nadir durumlarda, galaksiler büyük olasılıkla diğer galaksilerle birleşiyor, bu da büyük bir akış sağlayan çalkantılı bir süreç. yakıt miktarı.

Readhead ve ekibinin keşifleri ek gözlemlerle doğrulanırsa STK’lar, galaksilerin merkezlerindeki büyük kütleli yıldızların süper kütleli kara deliklerle nasıl etkileşime girdiğini incelemek için yepyeni bir yol sağlayacak.

Readhead, “Bu nesneler aslında kendi farklı kökenlerine sahip ayrı bir popülasyondur ve artık onlar hakkında ve nasıl ortaya çıktıkları hakkında daha fazla bilgi edinmek bize kalmıştır” diyor. “Bu nesneleri milyonlarca yıl yerine yıllar, hatta on yıllar boyunca inceleyebilmek, süper kütleli kara deliklerin ve bunların barındırdığı birçok beklenmedik ve öngörülemeyen sürprizin incelenmesi için yepyeni bir laboratuvarın kapısını açtı.”

Üç çalışma şunlardır: “Kompakt Simetrik Nesneler – Kapsamlı Bir Gerçek Kataloğa Doğru”, “Kompakt Simetrik Nesneler – II Yüksek Parlaklığa Sahip Püskürtülmüş Aktif Galaksilerin Farklı Bir Popülasyonunun Doğrulanması” ve “Kompakt Simetrik Nesneler – III Yükseklerin Evrimi” -Aydınlık Dalı ve Gelgit Bozulma Olaylarıyla Olası Bir Bağlantı.”

Referanslar:

“Kompakt Simetrik Nesneler. I. Kapsamlı bir İyi Fide Kataloğuna Doğru” Yazan: S. Kiehlmann, ML Lister, AC S Readhead, I. Liodakis, Sandra O’Neill, TJ Pearson, Evan Sheldahl, Aneta Siemiginowska, K. Tassis, GB Taylor ve PN Wilkinson, 31 Ocak 2024, Astrofizik Dergisi.
DOI: 10.3847/1538-4357/ad0c56

“Kompakt Simetrik Nesneler. II. Yüksek Parlaklığa Sahip Püskürtülmüş Aktif Galaksilerin Farklı Bir Popülasyonunun Doğrulanması” Yazan: S. Kiehlmann, ACS Readhead, S. O’Neill, PN Wilkinson, ML Lister, I. Liodakis, S. Bruzewski, V. Pavlidou, TJ Pearson, E. Sheldahl, A. Siemiginowska, K. Tassis ve GB Taylor, 31 Ocak 2024, Astrofizik Dergisi.
DOI: 10.3847/1538-4357/ad0cc2

“Kompakt Simetrik Nesneler. III. Yüksek Parlaklık Dalının Evrimi ve Gelgit Bozulma Olaylarıyla Olası Bir Bağlantı” Yazan: AC S Readhead, V. Ravi, RD Blandford, AG Sullivan, J. Somalwar, MC Begelman, M. Birkinshaw, I. Liodakis, ML Lister, TJ Pearson, GB Taylor, PN Wilkinson, N. Globus, S. Kiehlmann, CR Lawrence, D. Murphy, S. O’Neill, V. Pavlidou, E. Sheldahl, A. Siemiginowska ve K. Tassis, 31 Ocak 2024, Astrofizik Dergisi.
DOI: 10.3847/1538-4357/ad0c55

Çalışmalar NSF tarafından finanse edildi. NASACaltech, Bonn, Almanya’daki Max Planck Radyo Astronomi Enstitüsü ve Avrupa Araştırma Konseyi.