Chandra X-ışını Gözlemevi’ni kullanan araştırmacılar, H1821+643 kuasarındaki süper kütleli kara deliğin, çevresindeki gaz ve yıldız oluşumunu kontrol etmede beklenenden daha az etkili olduğunu keşfetti. (Sanatçının konsepti.) Kredi: SciTechDaily.com
NASA’dan Chandra, Başarısız Bir Kara Deliği Tanımladı
Gökbilimciler parlak bir süper kütleli maddenin varlığını ortaya çıkardılar. Kara delik beklentileri karşılayamıyor. Her ne kadar yüksek düzeyde radyasyon ve güçlü jetlerden sorumlu olsa da bu dev kara delik, diğer galaksilerdeki benzerlerinin çoğu kadar etkili değil.
kullanılarak yapılan yeni bir çalışma NASAChandra X-ışını Gözlemevi, bir gökada kümesinde yer alan, Dünya’ya en yakın kuasar’ı inceledi. Kuasarlar, maddeyi öfkeyle içe doğru çeken, yoğun radyasyon ve bazen de güçlü jetler üreten, nadir ve ekstrem bir süper kütleli kara delik sınıfıdır. H1821+643 olarak bilinen bu yeni incelenen kuasar, Dünya’dan yaklaşık 3,4 milyar ışıkyılı uzaklıkta bulunuyor ve Güneş’in yaklaşık dört milyar katı ağırlığında bir kara delik içeriyor.
Olağandışı Kara Delik Davranışı
Büyüyen süper kütleli kara deliklerin çoğu, kuasarlardakilere göre malzemeyi daha yavaş çeker. Gökbilimciler, galaksi kümelerinin merkezlerindekileri gözlemleyerek bu daha yaygın kara deliklerin etkisini incelediler. Bu tür kara deliklerden gelen düzenli patlamalar, içine gömüldükleri büyük miktardaki aşırı ısınmış gazın soğumasını önler, bu da ev sahibi galaksilerde kaç yıldızın oluşacağını ve kara deliğe ne kadar yakıt akacağını sınırlar.
Galaksi kümelerindeki kuasarların çevreleri üzerinde ne kadar etkili olduğu hakkında çok daha az şey biliniyor.
Bu görüntülerin merkezinde, gökbilimcilerin yoğun radyasyon üretmesine ve Çok Büyük Dizi’den alınan radyo verilerinde görülen parçacık jeti üretmesine rağmen beklenenin altında performans gösterdiğini tespit ettiği hızla büyüyen süper kütleli bir kara delik olan H1821+643 kuasarını görüyoruz. Bir gökada kümesinin ortasında yer alan H1821+643, Chandra tarafından X-ışınlarında tespit edilen büyük miktarlarda sıcak gazla çevrelenmiştir. Kuasarın etrafındaki sıcak gazın yüksek sıcaklıkları ve yoğunlukları, kara deliğin, ev sahibi galaksi üzerinde, diğer galaksi kümelerindeki diğer benzerlerinin çoğuna göre daha zayıf bir etkiye sahip olduğunu gösteriyor. H1821+643, bir gökada kümesi içinde Dünya’ya en yakın kuasardır. Dünya’dan 3,4 milyar ışıkyılı uzaklıkta bulunuyor ve görüntü, kuasarın mesafesinde yaklaşık bir milyon ışıkyılı genişliğindedir. Katkı Sağlayanlar: X-ışını: NASA/CXC/Univ. Nottingham/H. Russell ve diğerleri; Radyo: NSF/NRAO/VLA; Görüntü İşleme: NASA/CXC/SAO/N. Wolk
Helen Russell, “Çalışmamızdaki kuasarın, daha yavaş büyüyen kara deliklerin dayattığı kontrolün çoğundan vazgeçmiş gibi göründüğünü bulduk” dedi. Nottingham Üniversitesi Birleşik Krallık’ta yeni çalışmaya öncülük eden kişi. “Kara deliğin iştahı onun etkisiyle eşleşmiyor.”
Bu sonuca ulaşmak için ekip, H1821+643 ve ona ev sahipliği yapan galaksinin örtülü olduğu sıcak gazı incelemek için Chandra’yı kullandı. Ancak kuasardan gelen parlak X-ışınları, sıcak gazdan gelen daha zayıf X-ışınlarının incelenmesini zorlaştırdı. .
Astrofizik Merkezi’nden ortak yazar Paul Nulsen, “Kara deliğin etkisinin ne olduğunu ortaya çıkarmak için X-ışını parıltısını dikkatlice kaldırmak zorunda kaldık” dedi. Harvard ve Smithsonian. “O zaman aslında çevresi üzerinde çok az etkisi olduğunu görebiliyorduk.”
Soğutma Gazı
Ekip, Chandra’yı kullanarak galaksinin merkezindeki kara deliğin yakınındaki gaz yoğunluğunun, uzak bölgelere göre çok daha yüksek ve gaz sıcaklıklarının çok daha düşük olduğunu buldu. Bilim adamları, sıcak gazın soğumasını ve kümenin merkezine doğru akmasını önlemek için çok az enerji girişi olduğunda veya hiç enerji girişi olmadığında (bu genellikle bir kara delikten gelen patlamalardan kaynaklanır) sıcak gazın bu şekilde davranmasını bekliyor.
Birleşik Krallık’taki Açık Üniversite’den ortak yazar Lucy Clews, “Dev kara delik, galaksi kümelerinin merkezlerindeki diğerlerinin çoğundan çok daha az ısı üretiyor” dedi. “Bu, sıcak gazın hızla soğumasına ve yeni yıldızlar oluşturmasına ve ayrıca kara delik için bir yakıt kaynağı görevi görmesine olanak tanıyor.”
Araştırmacılar, yılda Güneş’in kütlesinin yaklaşık 3.000 katına eşdeğer olan sıcak gazın, artık X-ışınlarında görülemeyecek kadar soğuduğunu belirledi. Bu hızlı soğuma, her yıl ev sahibi galakside oluştuğu gözlemlenen 120 güneş kütlesindeki yeni yıldızlara ve kara deliğin her yıl tükettiği 40 güneş kütlesine yetecek kadar malzemeyi kolayca sağlayabilir.
Ekip ayrıca kuasardan gelen radyasyonun doğrudan kümenin sıcak gazının soğumasına neden olma olasılığını da inceledi. Bu, kuasardan gelen ışık fotonlarının sıcak gazdaki elektronlarla çarpışmasını, fotonların daha enerjik hale gelmesine ve elektronların enerji kaybedip soğumasına neden olmasını içerir. Ekibin çalışması, bu tip bir soğumanın muhtemelen H1821+643 içeren kümede meydana geldiğini, ancak görülen büyük miktardaki gaz soğumasını açıklamak için çok zayıf olduğunu gösterdi.
Gelecek görünüşü
Nottingham Üniversitesi’nden ortak yazar Thomas Braben, “Bu kara delik, çevresine ısı pompalamadığı için başarısız olsa da, mevcut durum muhtemelen sonsuza kadar sürmeyecek” dedi. “Sonunda kara deliğin hızlı yakıt alımı, jetlerinin gücünü artıracak ve gazı güçlü bir şekilde ısıtacaktır. Kara deliğin ve galaksisinin büyümesi o zaman büyük ölçüde yavaşlayacak.”
Bu sonuçları açıklayan bir makale, Kraliyet Astronomi Topluluğunun Aylık Bildirimleri ve çevrimiçi olarak da mevcuttur.
Referans: HR Russell, PEJ Nulsen, AC Fabian, TE Braben, WN Brandt, L Clews, M McDonald, CS Reynolds, JS Sanders ve S Veilleux tarafından “Düşük kırmızıya kaymalı H1821+643 etrafında bir soğutma akışı”, 27 Ocak 2024 , Kraliyet Astronomi Topluluğunun Aylık Bildirimleri.
DOI: 10.1093/mnras/stae026
NASA’nın Marshall Uzay Uçuş Merkezi Chandra programını yönetiyor. Smithsonian Astrofizik Gözlemevi’nin Chandra X-ışını Merkezi, Cambridge Massachusetts’teki bilimi ve Burlington, Massachusetts’teki uçuş operasyonlarını kontrol ediyor.