X-Işını Görüntüleme ve Spektroskopi Misyonu kara delik ve süpernova kalıntısı çevresini ortaya çıkarıyor

X-Ray Görüntüleme ve Spektroskopi Misyonu (XRISM), süper kütleli bir kara delik etrafındaki ve bir süpernova kalıntısındaki malzemenin yapısını, hareketini ve sıcaklığını benzeri görülmemiş bir ayrıntıyla ortaya çıkardı. Gökbilimciler, teleskobun fırlatılmasından bir yıldan kısa bir süre sonra bugün yeni X-ışını teleskobunun ilk bilimsel sonuçlarını sundular.

Devasa bir kara delik ile devasa, patlamış bir yıldızın kalıntıları arasında ortak olan nedir? Bunlar, aşırı sıcak gazın XRISM’in görebileceği yüksek enerjili X-ışını ışığı ürettiği dramatik göksel olaylardır.

Japonya Uzay Araştırmaları Ajansı (JAXA) liderliğinde ve ESA’nın katılımıyla gerçekleştirilen XRISM misyonunun ilk yayınlanan sonuçları, plazma adı verilen aşırı sıcak gazın hızını ve sıcaklığını, ayrıca bir kara delik ve patlamış bir yıldızı çevreleyen maddenin üç boyutlu yapılarını ortaya çıkarmadaki benzersiz yeteneklerini gösteriyor.

Araştırma şu şekildedir: yayınlandı üzerinde arXiv ön baskı sunucusu.

“Bu yeni gözlemler, kara deliklerin çevredeki maddeyi yakalayarak nasıl büyüdüğünü anlamak için önemli bilgiler sağlıyor ve devasa yıldızların yaşamı ve ölümü hakkında yeni bir bakış açısı sunuyor. Görevin yüksek enerjili evreni keşfetmedeki olağanüstü yeteneğini sergiliyorlar,” diyor ESA XRISM Projesi Bilim İnsanı Matteo Guainazzi.

Süpernova kalıntısı N132D

“İlk ışık” gözlemlerinden birinde XRISM, Dünya’dan yaklaşık 160.000 ışık yılı uzaklıktaki Büyük Macellan Bulutu’nda bulunan bir süpernova kalıntısı olan N132D’ye odaklandı. Bu yıldızlararası sıcak gaz “kabarcığı”, yaklaşık 3000 yıl önce çok büyük bir yıldızın patlamasıyla dışarı atıldı.

XRISM, Resolve cihazını kullanarak N132D etrafındaki yapıyı ayrıntılı olarak ortaya çıkardı. Basit küresel bir kabuk hakkındaki önceki varsayımların aksine, bilim insanları N132D’nin kalıntısının bir simit şeklinde olduğunu buldular. Doppler etkisini kullanarak, kalıntıdaki sıcak plazmanın bize doğru veya bizden uzağa hareket ettiği hızı (velositeyi) ölçtüler ve bunun yaklaşık 1200 km/sn’lik görünür bir hızla genişlediğini tespit ettiler

Resolve ayrıca kalıntının 10 milyar derece Kelvin gibi olağanüstü bir sıcaklığa sahip demir içerdiğini ortaya çıkardı. Demir atomları, süpernova patlaması sırasında içeriye doğru yayılan şiddetli şok dalgaları yoluyla ısıtıldı; bu, teori tarafından öngörülen ancak daha önce hiç gözlemlenmemiş bir olguydu.

N132D gibi süpernova kalıntıları, yıldızların nasıl evrimleştiği ve demir gibi yaşamımız için elzem olan (ağır) elementlerin yıldızlararası uzayda nasıl üretildiği ve yayıldığı konusunda önemli ipuçları barındırıyor. Yine de, önceki X-ışını gözlemevleri, plazmanın hızının ve sıcaklığının nasıl dağıldığını ortaya çıkarmakta her zaman zorluk çekmiştir.

NGC 4151 galaksisindeki süper kütleli kara delik

XRISM ayrıca süper kütleli bir kara deliği çevreleyen gizemli yapı hakkında da yeni ışık tuttu. Bizden 62 milyon ışık yılı uzaklıkta bulunan sarmal gökada NGC 4151’e odaklanan XRISM’in gözlemleri, kütle olarak güneşin 30 milyon katı olan gökadanın merkezi kara deliğine çok yakın olan materyalin benzeri görülmemiş bir görüntüsünü sunuyor.

XRISM, kara deliğin etrafında dönen ve sonunda içine düşen maddenin 0,001 ila 0,1 ışık yılı genişliğindeki yarıçaptaki dağılımını yakaladı; bu, Güneş-Uranüs arasındaki uzaklığın yaklaşık 100 katına denk geliyor.

Bilim insanları, demir atomlarının hareketlerini X-ışını imzasından belirleyerek, dev kara deliği çevreleyen yapıların bir dizisini haritalandırdılar: Kara deliği ‘besleyen’ diskten başlayarak halka biçimli torusa kadar.

Bu bulgular, kara deliklerin etraflarındaki maddeleri yutarak nasıl büyüdüklerini anlamamızda önemli bir rol oynuyor.

Radyo ve kızılötesi gözlemler, diğer galaksilerdeki kara deliklerin etrafında çörek biçimli bir torusun varlığını ortaya koymuş olsa da, XRISM’in spektroskopik tekniği, merkezi ‘canavarın’ yakınındaki gazın nasıl şekillendiğini ve hareket ettiğini izlemenin ilk ve şu an için tek yoludur.

Geleceğe bakış: Gelecekteki gözlemler ve keşifler

Son aylarda, XRISM bilim ekibi, 60 temel hedefi gözlemleyerek aletlerin performansını belirlemek ve veri analiz yöntemlerini geliştirmek için gayretle çalıştı. Buna paralel olarak, dünya çapındaki bilim insanlarından gelen 300’den fazla önerilen başvuru arasından 104 yeni gözlem seti seçildi.

Önümüzdeki yıl içerisinde başarılı önerilere dayalı gözlemler yapacak olan XRISM, yörüngede başlangıçtaki beklentileri bile aşan olağanüstü performansı sayesinde, gelecekte çok daha heyecan verici keşiflerin gerçekleşeceğinin sinyalini veriyor.