Bir galaksinin merkezindeki süper kütleli bir kara delikten kaynaklanan iki kutuplu gaz jetlerini gösteren bir sanatçının çizimi. Kaynak: ESA/Hubble, L. Calçada (ESO)
Yapılan bir araştırma, galaksilerin, gaz emilimini sınırlayarak büyümelerini kontrol eden, kalp ve akciğerlere benzer bir düzenleyici mekanizmaya sahip olduğunu ortaya koydu.
Süper kütleli bir kütleyi içeren bu mekanizma Kara delik ve jet emisyonları, galaksilerin aşırı hızlı genişlemesini önleyerek uzun ömürlü olmalarını ve “zombi” galaksilere dönüşerek erken yaşlanmalarını önler.
Yeni bir araştırma, galaksilerin erken ölümden kurtulmasının, “nefeslerini” etkili bir şekilde düzenleyen ve kontrolden çıkmasını engelleyen “kalp ve akciğerlere” sahip olmaları sayesinde mümkün olduğunu öne sürüyor.
Eğer öyle olmasaydı, Evren şu anda olduğundan çok daha hızlı yaşlanırdı ve bugün gördüğümüz tek şey ölü ve ölmekte olan yıldızlarla dolu devasa “zombi” galaksiler olurdu.
Bu, yayınlanan yeni bir araştırmaya göre; Kraliyet Astronomi Derneği’nin Aylık Duyuruları, Evrenin en büyük gizemlerinden birini araştıran, galaksilerin astronomların beklediği kadar büyük olmamasının nedenini araştıran bir kitap.
Görünüşe göre, yıldıza dönüştürmek için emdikleri gaz miktarını sınırlayan bir şey, muazzam potansiyellerini engelliyor; bu da, sonsuza kadar büyümek yerine, içlerindeki bir şeyin, kaçınılmaz olduğu düşünülen yer çekimine direnmesi anlamına geliyor.
Bu klip, süpersonik bir jetin, kara delik “kalbinden” gelen darbeleri alarak “körük benzeri bir eylem” ürettiğini ve bunun “hava dolu bir akciğer gibi” genişlemesine ve büzülmesine neden olarak, “sıcak havayı dışarı verdiğini” (basınç dalgalanmaları) çevresine gösteriyor. Grafik eksenleri boyutsal olmayan mesafe ölçekleridir. Kaynak: C Richards/MD Smith/Kent Üniversitesi
Galaksilerde Kalp ve Akciğerlerin Benzerliği
Şimdi, Kent Üniversitesi’ndeki astrofizikçiler sırrı ortaya çıkarmış olabileceklerini düşünüyorlar. Galaksilerin aslında “nefes alma” biçimleriyle büyüme hızlarını kontrol edebileceklerini öne sürüyorlar.
Araştırmacılar, benzetmelerinde bir galaksinin merkezindeki süper kütleli kara deliği, onun kalbine ve akciğerleri besleyen hava yollarına yaydıkları iki çift kutuplu süpersonik gaz ve radyasyon jetine benzettiler.
Kara delikten -veya “kalpten”- gelen darbeler, tıpkı insan vücudundaki torasik diyaframın göğüs boşluğu içinde yukarı aşağı hareket ederek her iki akciğeri şişirmesi ve söndürmesi gibi, her iki jet ekseni boyunca ileri geri salınan jet şok cephelerine yol açabilir.
Bu, tıpkı sıcak havayı dışarı verdiğimizde olduğu gibi, jet enerjisinin çevredeki ortama geniş bir şekilde iletilmesine yol açabilir ve bunun sonucunda galaksi gazı birikimi ve büyümesi yavaşlayabilir.
Simetrik iki kutuplu jetlerin bir tarafının simülasyonunun iki farklı örneği, burada basınç dalgalanmaları galaksi dışı ortama yayılıyor. Burada kırmızı sıcaklık renk ölçeği (koyu=düşük basınç, açık=yüksek basınç) kullanılarak basınç değişimleri gösteriliyor. Her jet, ortam ortamına karşı iterken hızla düşen bir basınçla soldan girer. Eksenler boyutsuz mesafe ölçekleridir. Kaynak: C Richards/MD Smith/Kent Üniversitesi
Simülasyon İçgörüleri ve Galaktik Dinamikler
Doktora öğrencisi Carl Richards, süpersonik jetlerin galaksi büyümesini engellemedeki rolünü araştırmak için daha önce hiç denenmemiş simülasyonlar oluşturduktan sonra bu teoriyi ortaya attı.
Bunlar, kara deliğin “kalbinin” atmasını ve jetlerin yüksek basınçta olmasını sağlamayı içeriyordu; bu, insan vücuduyla karşılaştırmayı genişletirsek, bir tür hipertansiyona benziyordu.
Bunun jetlerin “körük gibi davranmasına” neden olduğunu, “bir gölet yüzeyindeki dalgalanmalar gibi” ses dalgaları gönderdiğini söyledi.
Olaylar, bir şampanya şişesinin açılması sırasında oluşan ses ve şok dalgalarının, bir arabanın gıcırdamasının, roket egzozlarının ve basınçlı bir muhafazanın delinmesinin dünyadaki eşdeğerlerine benziyor.
Perseus kümesini dolduran sıcak gazdaki ses dalgaları (dalgalanmalar) bu sanatçının izleniminde gösterilmiştir. Bunların, galaksinin merkezindeki süper kütleli bir kara delikten (parlak beyaz nokta) gelen jetler tarafından dışarı atılan boşluklar tarafından oluşturulduğu düşünülmektedir. Kaynak: NASA/NASA/CXC/M.Weiss
Richards, “Jetlerin gövdeyi (galaksinin çevresindeki ortam gazını) desteklemesi için bir yola ihtiyaç olduğunu fark ettik ve bunu bilgisayar simülasyonlarımızda keşfettik” dedi.
“Yüksek basınç bilgisayar simülasyonlarını analiz ettiğimizde ve kalbin atmasına izin verdiğimizde beklenmedik davranış ortaya çıktı.
“Bu, yüksek basınçlı jetlere bir dizi darbe göndererek, salınımlı jet şok cephelerinin körük benzeri hareketinin bir sonucu olarak şekil değiştirmelerine neden oldu.”
Araştırmacılar, bu aşırı basınçlı jetlerin “hava dolu akciğerler gibi” etkili bir şekilde genişlediğini söyledi.
Bunu yaparken, bir dizi basınç dalgası şeklinde ses dalgalarını çevredeki galaksiye ilettiler ve bunun daha sonra galaksinin büyümesini baskıladığı görüldü.
Sonuç ve Gelecek Perspektifleri
Yakınlardaki Perseus galaksi kümesinde gözlemlenen ve ses dalgalarına örnek olduğuna inanılan muazzam sıcak gaz kabarcıklarıyla ilişkili olanlar gibi, galaksi dışı ortamlarda dalgalanmalara dair bazı kanıtlar bulunmaktadır.
Bu dalgalanmaların, bir galaksinin etrafındaki ortam ortamının sürdürülmesinden sorumlu olduğu düşünülüyordu; ancak bunları üretecek bir mekanizma henüz yoktu.
Geleneksel kozmolojik simülasyonlar bu nedenle galaksilere doğru olan gaz akışını açıklayamıyor ve bu da Evren’in en büyük gizemlerinden birine yol açıyor; bu nedenle, bir galaksinin kalbindeki oldukça aktif kara deliğin bir miktar direnç sağlamasına dayanıyor.
Ortak yazar Profesör Michael Smith, “Ancak bunu yapmak kolay değil ve titreşimin türü, kara deliğin boyutu ve akciğerlerin kalitesi konusunda kısıtlamalarımız var” dedi.
“Çok hızlı veya çok yavaş nefes almak, galaksi ortamını korumak ve aynı zamanda kalbe yakıt sağlamak için gereken yaşam veren titremeleri sağlamayacaktır.”
Araştırmacılar, bir galaksinin ömrünün, çekirdeğindeki süper kütleli kara delik motorunun, erken bir aşamadan itibaren gazın yıldızlara çökmesini sınırlayarak büyümeyi engellemeye yardımcı olduğu “kalbi ve akciğerleri” yardımıyla uzatılabileceği sonucuna vardılar.
Bunun, bugün gördüğümüz galaksilerin oluşmasına yardımcı olduğunu söylüyorlar.
Böyle bir mekanizma olmasaydı, galaksiler şimdiye kadar yakıtlarını tüketmiş ve sönüp gitmiş olurlardı; bazıları da “kırmızı ve ölü” veya “zombi” galaksiler şeklinde yok olurlar.
Referans: “Darbeli aşırı basınç jetlerinin simülasyonları: galaktik ortamlarda körük ve dalgalanmaların oluşumu” Carl Richards ve Michael D Smith, 12 Temmuz 2024, Kraliyet Astronomi Derneği’nin Aylık Duyuruları.
DOI: 10.1093/mnras/stae1498