Uzak bir galakside, süper kütleli bir kara deliğin aralıklı gaz bulutları, yörüngesinde daha küçük bir kara deliğin keşfedilmesine yol açarak, geleneksel kara delik birikim diski teorilerine meydan okuyor ve bu tür dinamik sistemlerin daha yaygın olabileceğini öne sürüyor. Kredi bilgileri: SciTechDaily.com
Analiz küçücük bir şeyi ortaya koyuyor Kara delik daha büyük bir kara deliğin gaz diskini defalarca delip geçiyor.
Uzak bir galaksinin kalbinde, süper kütleli bir kara deliğin bir hıçkırık vakası yaşadığı görülüyor.
Gökbilimciler MİTİtalya, Çek Cumhuriyeti ve başka yerlerde, yaklaşık 800 milyon ışıkyılı uzaklıktaki bir galaksinin merkezinde yer alan, daha önce sessiz olan bir kara deliğin aniden patladığı ve her 8,5 günde bir gaz bulutu yaydığı ve ardından tekrar geri döndüğü keşfedildi. normal, sessiz durumu.
Periyodik hıçkırıklar şimdiye kadar kara deliklerde gözlemlenmeyen yeni bir davranıştır. Bilim insanları, patlamalara ilişkin en olası açıklamanın, merkezdeki süper kütleli kara deliğin etrafında dönen ve her 8,5 günde bir büyük kara deliğin gaz diskinden malzeme fırlatan ikinci, daha küçük bir kara delikten kaynaklandığına inanıyor.
Bilim insanları “hıçkıran” gaz bulutları yayan büyük bir kara delik buldular. Analizler, küçük bir kara deliğin, daha büyük kara deliğin gaz diskini defalarca delerek duman bulutlarının serbest kalmasına neden olduğunu ortaya çıkardı. Kara deliğin kuzeyinde ve güneyinde bulunan ve turuncu koni ile temsil edilen güçlü manyetik alanlar, bulutu yukarıya ve diskin dışına fırlattı. Daha küçük kara delik diski her deldiğinde, düzenli, periyodik bir düzende başka bir duman çıkaracaktır. Kredi bilgileri: Jose-Luis Olivares, MIT
Zorlu Kara Delik Teorileri
Ekibin 27 Mart’ta dergide yayınlanan bulguları Bilim Gelişmeleri, bilim adamlarının merkezi bir kara deliğin etrafında dönen nispeten tekdüze gaz diskleri olduğunu varsaydığı kara delik birikim disklerinin geleneksel resmine meydan okuyor. Yeni sonuçlar, birikim disklerinin içeriklerinin daha çeşitli olabileceğini, muhtemelen diğer kara delikleri ve hatta yıldızların tamamını içerebileceğini öne sürüyor.
MIT’nin Kavli Astrofizik ve Uzay Araştırma Enstitüsü’nde araştırma bilimcisi olan araştırma yazarı Dheeraj “DJ” Pasham, “Kara delikler hakkında çok şey bildiğimizi sanıyorduk, ancak bu bize onların yapabilecekleri çok daha fazla şey olduğunu gösteriyor” diyor. “Bunun gibi daha birçok sistem olacağını düşünüyoruz ve bunları bulmak için daha fazla veriye ihtiyacımız var.”
Süper kütleli bir kara deliğin yörüngesinde dönen ve gözlemleri açıklayabilen periyodik gaz bulutlarını harekete geçiren orta kütleli bir kara deliğin bilgisayar simülasyonu. Katkıda bulunanlar: Petra Sukova, CAS Astronomi Enstitüsü
Çalışmanın MIT ortak yazarları arasında doktora sonrası Peter Kosec, yüksek lisans öğrencisi Megan Masterson, Doçent Erin Kara, Baş Araştırma Bilimcisi Ronald Remillard ve eski araştırma bilimcisi Michael Fausnaugh’un yanı sıra Roma Tor Vergata Üniversitesi de dahil olmak üzere birçok kurumdan işbirlikçiler yer alıyor. Çek Bilimler Akademisi Astronomi Enstitüsü ve Çek Cumhuriyeti’ndeki Masaryk Üniversitesi.
“Kullan ya da kaybet”
Ekibin bulguları, Kuzey ve Güney Yarımkürelerde çeşitli konumlarda bulunan 20 robotik teleskoptan oluşan bir ağ olan ASAS-SN (SuperNovae için Tüm Gökyüzü Otomatik Araştırması) tarafından yapılan otomatik bir tespitten kaynaklandı. Teleskoplar, süpernova ve diğer geçici olayların belirtilerini tespit etmek amacıyla günde bir kez tüm gökyüzünü otomatik olarak tarar.
Aralık 2020’de yapılan araştırmada, yaklaşık 800 milyon ışıkyılı uzaklıktaki bir galakside bir ışık patlaması tespit edildi. Gökadanın aniden 1000 kat aydınlandığı teleskopların tespitine kadar gökyüzünün bu kısmı nispeten sessiz ve karanlıktı. Tespitin topluluk alarmında bildirildiğini gören Pasham, aleve odaklanmayı seçti. NASANICER (Nötron yıldızı İç Kompozisyon Kaşifi), gemideki bir X-ışını teleskopu Uluslararası Uzay istasyonu Nötron yıldızlarından, kara deliklerden ve diğer aşırı yerçekimi olaylarından gelen aktiviteye işaret edebilecek X-ışını patlamaları için gökyüzünü sürekli olarak izleyen. Zamanlama tesadüfiydi, çünkü Pasham’ın teleskobu işaret etme veya “tetikleme” iznine sahip olduğu bir yıllık sürenin sonuna yaklaşılıyordu.
“Ya kullanacaktım ya da kaybedecektim ve bu benim en şanslı fırsatım oldu” diyor.
NICER’ı, parlamaya devam eden uzak galaksiyi gözlemlemesi için eğitti. Patlama, sönmeden önce yaklaşık dört ay sürdü. Bu süre zarfında NICER, galaksinin X-ışını emisyonlarını günlük olarak yüksek tempoda ölçtü. Pasham verilere yakından baktığında, dört aylık parlamada ilginç bir model fark etti: çok dar bir X-ışını bandında, her 8,5 günde bir yeniden ortaya çıkıyormuş gibi görünen hafif düşüşler.
Galaksinin enerji patlamasının her 8,5 günde bir periyodik olarak azaldığı görülüyordu. Sinyal, gökbilimcilerin, yörüngedeki bir gezegenin ev sahibi yıldızının önünden geçip yıldızın ışığını kısa süreliğine engellediğinde gördüklerine benzer. Ancak hiçbir yıldız tüm galaksiden gelebilecek bir parlamayı engelleyemez.
Pasham, “Bunun ne anlama geldiği konusunda kafamı kaşıyordum çünkü bu model, bu sistemler hakkında bildiğimiz hiçbir şeye uymuyor” diye anımsıyor.
Yumrukla
Periyodik düşüşlere bir açıklama ararken Pasham, Çek Cumhuriyeti’ndeki teorik fizikçilerin yakın zamanda hazırladığı bir makaleye rastladı. Teorisyenler, bir galaksinin merkezindeki süper kütleli kara deliğin, çok daha küçük ikinci bir kara deliğe ev sahipliği yapmasının teorik olarak mümkün olabileceği üzerinde ayrı ayrı çalıştılar. Bu küçük kara delik, daha büyük yoldaşının birikim diskinden belirli bir açıyla yörüngede olabilir.
Teorisyenlerin öne sürdüğü gibi, ikincil kara delik yörüngede dönerken periyodik olarak birincil kara deliğin diskini delecektir. Bu süreçte polen bulutunun içinden uçan bir arı gibi bir gaz bulutu salacaktı. Kara deliğin kuzeyindeki ve güneyindeki güçlü manyetik alanlar, bu bulutu yukarıya ve diskin dışına fırlatabilir. Daha küçük kara delik diski her deldiğinde, düzenli, periyodik bir düzende başka bir duman çıkaracaktır. Eğer bu bulut gözlem yapan bir teleskopun yönünü işaret ediyorsa, bu bulutu galaksinin genel enerjisinde bir düşüş olarak gözlemleyebilir ve diskin ışığını sık sık kısa süreliğine bloke edebilir.
Pasham, “Bu teori beni çok heyecanlandırdı ve hemen onlara e-posta gönderip ‘Sanırım tam olarak teorinizin öngördüğü şeyi gözlemliyoruz’ dedi” dedi.
O ve Çek bilim insanları, NICER’in orijinal patlamaya ilişkin gözlemlerini ve 8,5 günlük düzenli düşüşleri içeren simülasyonlarla bu fikri test etmek için bir araya geldi. Buldukları şey teoriyi destekliyor: Gözlenen patlama büyük olasılıkla merkezi bir süper kütleli kara deliğin yörüngesinde dönen ve periyodik olarak diskini delen ikinci, daha küçük bir kara deliğin sinyaliydi.
Ekip özellikle Aralık 2020’deki tespitten önce galaksinin nispeten sessiz olduğunu buldu. Ekip, galaksinin merkezindeki süper kütleli kara deliğin 50 milyon güneş kadar büyük olduğunu tahmin ediyor. Patlamadan önce, 100 ila 10.000 güneş kütlesi ölçen daha küçük ikinci bir kara delik göreceli belirsizlik içinde yörüngede döndüğünden, kara deliğin etrafında dönen soluk, dağınık bir birikim diski olabilir.
Araştırmacılar, Aralık 2020’de üçüncü bir nesnenin (muhtemelen yakındaki bir yıldızın) sisteme çok yaklaştığından ve süper kütleli kara deliğin muazzam yerçekimi tarafından parçalara ayrıldığından şüpheleniyor; bu olay gökbilimcilerin “gelgit bozulması olayı” olarak bildiği bir olay. Yıldız malzemesinin ani akışı, yıldızın enkazı kara deliğin içine dönerken, kara deliğin birikim diskini anlık olarak aydınlattı. Dört aydan fazla bir süre boyunca, ikinci kara delik yörüngede dönmeye devam ederken, kara delik yıldız kalıntılarıyla ziyafet çekti. Diski delip geçerken normalde olduğundan çok daha büyük bir duman püskürttü ve bu da doğrudan NICER’in dürbününe doğru fırladı.
Ekip periyodik düşüşleri test etmek için çok sayıda simülasyon gerçekleştirdi. En olası açıklamanın, süper kütleli bir kara deliğin etrafında hızla dönen küçük, orta kütleli bir kara delik olan yeni bir tür David ve Goliath sistemi olduğu sonucuna vardılar.
Pasham, “Bu farklı bir canavar” diyor. “Bu sistemler hakkında bildiğimiz hiçbir şeye uymuyor. Farklı açılardan diske giren ve diskin içinden geçen nesnelerin kanıtlarını görüyoruz, bu da kara deliklerin etrafındaki basit gazlı disk şeklindeki geleneksel resme meydan okuyor. Dışarıda bu sistemlerin çok büyük bir popülasyonunun olduğunu düşünüyoruz.”
“Bu, aksi takdirde karanlık kalacak olan galaktik çekirdeğin içini aydınlatmak için parçalanmış bir yıldızdan gelen kalıntıların nasıl kullanılacağına dair harika bir örnek. Bu, bir borudaki sızıntıyı bulmak için floresan boya kullanmaya benziyor” diyor, Madrid’deki Avrupa Uzay Astronomi Merkezi’nden (ESAC) X-ışını gökbilimcisi ve araştırmaya dahil olmayan Richard Saxton. “Bu sonuç, çok yakın süper kütleli kara delik ikili dosyalarının galaktik çekirdeklerde yaygın olabileceğini gösteriyor ki bu, gelecekteki kütleçekimsel dalga dedektörleri için çok heyecan verici bir gelişme.”
Referans: Dheeraj R. Pasham, Francesco Tombesi, Petra Suková, Michal Zajaček, Suvendu Rakshit, Eric Coughlin, Peter Kosec, Vladimír Karas, Megan Masterson, Andrew Mummery tarafından yazılan “Yarı periyodik çıkışlar aracılığıyla ortaya çıkan ikili kara delik sistemi vakası” , Thomas W.-S. Holoien, Muryel Guolo, Jason Hinkle, Bart Ripperda, Vojtěch Witzany, Ben Shappee, Erin Kara, Assaf Horesh, Sjoert van Velzen, Itai Sfaradi, David Kaplan, Noam Burger, Tara Murphy, Ronald Remillard, James F. Steiner, Thomas Wevers, Riccardo Arcodia, Johannes Buchner, Andrea Merloni, Adam Malyali, Andy Fabian, Michael Fausnaugh, Tansu Daylan, Diego Altamirano, Anna Payne ve Elizabeth C. Ferraraa, 27 Mart 2024, Bilim Gelişmeleri.
DOI: 10.1126/sciadv.adj8898
Bu araştırma kısmen NASA tarafından desteklendi.