Manyetik Rüzgarlar Yakın Galakside Süper Kütleli Kara Delik Büyümesini Tetikliyor

Yeni keşfedilen süreç, yıldızların ve gezegenlerin doğuşuna benziyor.

A kuzeybatı Üniversitesi kullanarak çalışma ALMA Gözlemevi verileri, dönen manyetik rüzgarların yıldız oluşum süreçlerine benzer şekilde süper kütleli kara deliklerin büyümesini hızlandırdığını ortaya koydu. ESO320-G030 galaksisindeki bu keşif, büyük kütleli kozmik varlıkların büyüme mekanizmalarına dair yeni bakış açıları sağlıyor.

Yakındaki ESO320-G030 galaksisini inceleyen Northwestern Üniversitesi liderliğindeki uluslararası gökbilimcilerden oluşan bir ekip, son derece güçlü dönen manyetik rüzgarların galaksinin merkezindeki süper kütleli yıldızın hareket etmesine yardımcı olduğunu keşfetti. Kara delik büyümek.

Süreç, gaz ve toz girdaplarıyla beslenen yeni yıldızların ve gezegenlerin doğuşuna çarpıcı biçimde benziyor. Yeni keşif, süper kütleli kara deliklerin milyonlarca veya milyarlarca yıldız ağırlığında nasıl büyüdükleri konusundaki uzun süredir devam eden gizemi çözmek için daha önce bilinmeyen bir ipucu sağlıyor.

Çalışmaya liderlik eden Northwestern’den Mark Gorski, “Evrimlerinin ilk aşamalarındaki yıldızların, tıpkı bu galaksideki rüzgar gibi, manyetik alanlar tarafından hızlandırılan dönen rüzgarların yardımıyla büyüdüğü iyi bilinmektedir,” dedi. “Gözlemlerimiz, süper kütleli kara deliklerin ve minik yıldızların benzer süreçlerle, ancak çok farklı ölçeklerde büyüyebileceğini gösteriyor.”

Çalışma bu baharda dergide yayınlandı Astronomi ve Astrofizik.

Galaksilerin evrimi konusunda uzman olan Gorski, Northwestern’de doktora sonrası araştırmacıdır. Astrofizikte Disiplinlerarası ve Keşifsel Araştırma Merkezi (CIERA). Araştırma başladığında Gorski, CIERA’da doktora sonrası araştırmacıydı. Chalmers Teknoloji Üniversitesi isveçte.

Oklu renkli çizgiler, hidrojen siyanür moleküllerinden gelen ışıkla izlenen ve ALMA teleskopuyla görülen gazın hareketlerini göstermektedir (mavi bize doğru hareketi, kırmızı ise uzağa doğru hareketi göstermektedir). Kaynak: MD Gorski/Aaron Geller/Northwestern Üniversitesi/CIERA

Samanyolu’nun Komşusunu Gözetlemek

Bizimki de dahil olmak üzere çoğu galaksi Samanyolumerkezlerinde süper kütleli bir kara delik vardır. Bu akıl almaz büyüklükteki nesnelerin süper boyutlara nasıl ulaştığı çözülememiş bir gizem olarak kalmıştır.

Gorski ve işbirlikçileri ipuçlarını ararken, Dünya’dan sadece 120 milyon ışık yılı uzaklıkta bulunan nispeten yakındaki ESO320-G030 galaksisine baktılar. ESO320-G030, Samanyolu’ndan 10 kat daha hızlı yıldızlar oluşturan oldukça aktif bir galaksidir. Gökbilimciler, Şili’deki Atacama Büyük Milimetre/milimetre altı Dizisi (ALMA) Gözlemevi’ndeki teleskopları kullanarak galaksiyi incelediler.

“Bu galaksi kızılötesinde çok parlak olduğundan, teleskoplar merkezindeki çarpıcı detayları çözebilir,” diyor Chalmers Teknoloji Üniversitesi’nde radyo astronomi profesörü olan çalışmanın ortak yazarı Susanne Aalto. “Galaksinin çekirdeğinden gelen rüzgarlarla taşınan moleküllerden gelen ışığı ölçmek istedik, rüzgarların büyüyen veya yakında büyüyecek olan süper kütleli bir kara delik tarafından nasıl fırlatıldığını izlemeyi umuyorduk. ALMA’yı kullanarak, kalın toz ve gaz katmanlarının arkasındaki ışığı inceleyebildik.”

‘Dönen Bir Rüzgarın Açık Kanıtı’

ESO320-G030’un merkezi kara deliğinin etrafında yakın bir şekilde dolaşan yoğun gazı incelemek için bilim insanları hidrojen siyanür moleküllerinden gelen ışığı incelediler. Doppler etkisi teknolojisini kullanarak araştırmacılar gazdaki ince ayrıntıları ve iz hareketlerini görüntülediler ve bu da mıknatıslanmış, dönen bir rüzgarın varlığını düşündüren desenleri ortaya çıkardı.

Diğer rüzgarlar ve jetler genellikle maddeyi bir galaksinin merkezindeki süper kütleli kara delikten uzağa iterken, yeni keşfedilen rüzgar başka bir süreci daha ekliyor ve kara deliği besleyip büyümesine yardımcı oluyor.

Araştırmacılar, kara deliğin etrafında hareket eden maddeyi bir gideri çevreleyen suya benzetiyorlar. Madde kara deliğe yaklaştıkça, önce kaotik, dönen bir diskte toplanır. Orada, manyetik alanlar gelişir ve güçlenir. Manyetik alanlar, maddenin galaksiden uzaklaşmasına yardımcı olarak bir rüzgar girdabı yaratır. Madde rüzgara kapılıp gittiğinde, dönen disk yavaşlar ve bu da maddenin yavaş akışını bir akıntıya dönüştürür — bu da maddenin kara deliğe daha kolay aktığı anlamına gelir.

Aalto, “Rüzgarların galaksinin merkezinden dışarı doğru dalgalanarak spiral bir yapı oluşturduğunu görebiliyoruz,” dedi. “Dışa doğru akan malzemenin dönüşünü, kütlesini ve hızını ölçtüğümüzde, yıldız oluşumu gibi rüzgarın gücü için birçok açıklamayı eleyebileceğimizi görünce şaşırdık. Bunun yerine, dışarı doğru akış gazın içeri akışıyla güçleniyor olabilir ve manyetik alanlar tarafından bir arada tutuluyor gibi görünüyor.”

Astronomik Araştırmalarda Gelecekteki Yönler

Araştırmacılar bundan sonra diğer galaksilerin merkezlerini inceleyerek gizli sarmal dış akışları tespit etmeyi planlıyor.

Gorski, “Gözlemlerimizde, galaksinin merkezindeki kara deliğin büyümesini düzenlemeye yardımcı olan dönen bir rüzgarın açık kanıtlarını görüyoruz,” dedi. “Neyi arayacağımızı artık bildiğimize göre, bir sonraki adım bunun ne kadar yaygın bir olgu olduğunu bulmak. Ve eğer bu, süper kütleli kara deliklere sahip tüm galaksilerin geçtiği bir aşamaysa, onlara bundan sonra ne olacak? Bu süreçle ilgili tüm soruların cevabından çok uzak.”

Referans: “Muhteşem bir galaktik ölçekli manyetohidrodinamik güçle çalışan rüzgar ESO 320-G030”, yazan: MD Gorski, S. Aalto, S. König, CF Wethers, C. Yang, S. Muller, K. Onishi, M. Sato, N. Falstad, JG Mangum, ST Linden, F. Combes, S Martín, M. Imanishi, K. Wada, L. Barcos-Muñoz, F. Stanley, S. García-Burillo, PP van der Werf, AS Evans, C. Henkel, S. Viti, N. Harada, T. Díaz. -Santos, JS Gallagher ve E. González-Alfonso, 10 Nisan 2024, Astronomi ve Astrofizik.
DOI: 10.1051/0004-6361/202348821

Çalışma, İsveç Araştırma Konseyi (hibe numarası 621-2011-4143), Avrupa Araştırma Konseyi ve Onsala Uzay Gözlemevi’nde bulunan Nordic ALMA Bölge Merkezi düğümü tarafından desteklenmiştir.