Yüksek kontrastlı görüntüleme ile ortaya çıkan galaksideki bilinmeyen yapı

Japonya’daki bir gökbilimciler ekibi, yüksek görüntüleme dinamik aralığına ulaşmanın bir sonucu olarak, merkezinde enerjik bir kara delik bulunan dev bir galaksiyi kaplayan zayıf bir radyo emisyonunu ilk kez keşfetti. Radyo emisyonu, doğrudan merkezi kara delik tarafından oluşturulan gazdan salınır. Ekip, aynı tekniği diğer kuasarlara uygulayarak bir kara deliğin ev sahibi galaksiyle nasıl etkileşime girdiğini anlamayı umuyor.

Dünya’dan 2,4 milyar ışıkyılı uzaklıkta bulunan 3C273, bir kuasardır. Bir kuasar, merkezinde büyük bir kara delik barındırdığına inanılan ve çevresindeki materyali yutan ve muazzam radyasyon yayan bir galaksinin çekirdeğidir. Mülayim adının aksine, 3C273 şimdiye kadar keşfedilen ilk kuasar, en parlak ve en iyi çalışılmış olanıdır. Gökyüzünde bir konum standardı olarak kullanılabildiği için teleskoplarla en sık gözlenen kaynaklardan biridir: başka bir deyişle 3C273 bir radyo deniz feneridir.

Bir arabanın farını gördüğünüzde, göz kamaştırıcı parlaklık, daha karanlık çevreyi görmenizi zorlaştırır. Aynı şey, parlak nesneleri gözlemlediğinizde teleskoplara da olur. Dinamik aralık, bir görüntüdeki en parlak ve en koyu tonlar arasındaki kontrasttır. Bir teleskopun tek çekiminde hem parlak hem de karanlık kısımları ortaya çıkarmak için yüksek bir dinamik aralığa ihtiyacınız var. ALMA düzenli olarak yaklaşık 100’e kadar dinamik görüntüleme aralığı elde edebilir, ancak ticari olarak temin edilebilen dijital kameralar tipik olarak birkaç bin dinamik aralığa sahip olacaktır. Radyo teleskopları, belirgin kontrastlı nesneleri görmede pek iyi değildir.

3C273, onlarca yıldır en ünlü kuasar olarak biliniyor, ancak bilgi, çoğu radyo dalgasının geldiği parlak merkezi çekirdekleri üzerinde yoğunlaştı. Bununla birlikte, ev sahibi gökadanın kendisi hakkında çok daha az şey biliniyordu çünkü sönük ve dağınık gökada ile 3C273 çekirdeğinin birleşimi, algılamak için bu kadar yüksek dinamik aralıklar gerektiriyordu. Araştırma ekibi, 3C273’ten galaksiye radyo dalgalarının sızmasını azaltmak için kendi kendine kalibrasyon adı verilen bir teknik kullandı; bu teknik, Dünya’nın atmosferik dalgalanmalarının teleskop sistemi üzerindeki etkilerini düzeltmek için 3C273’ün kendisini kullandı. Ekstragalaktik nesneler için bir ALMA kaydı olan 85000’lik bir görüntüleme dinamik aralığına ulaştılar.

Ekip, yüksek görüntüleme dinamik aralığına ulaşmanın bir sonucu olarak, ev sahibi 3C273 gökadası üzerinde on binlerce ışıkyılı boyunca uzanan zayıf radyo emisyonunu keşfetti. Kuasarların etrafındaki radyo emisyonu, tipik olarak, yıldız oluşumu patlamaları veya merkezi çekirdekten çıkan ultra hızlı jetler gibi yüksek enerjili olaylardan gelen senkrotron emisyonunu önerir. 3C273’te de görüntülerin sağ alt kısmında görülen bir senkrotron jeti mevcuttur. Senkrotron emisyonunun temel bir özelliği, parlaklığının frekansla değişmesidir, ancak ekip tarafından keşfedilen zayıf radyo emisyonu, radyo frekansından bağımsız olarak sabit parlaklığa sahipti. Alternatif mekanizmaları düşündükten sonra ekip, bu zayıf ve uzun süreli radyo emisyonunun, doğrudan 3C273 çekirdeği tarafından enerji verilen galaksideki hidrojen gazından geldiğini buldu. Bu, böyle bir mekanizmadan gelen radyo dalgalarının, bir kuasarın ev sahibi gökadasında on binlerce ışıkyılı boyunca uzandığı ilk kez keşfediliyor. Gökbilimciler, bu ikonik kozmik deniz fenerinde onlarca yıldır bu fenomeni gözden kaçırmışlardı.

Peki bu keşif neden bu kadar önemli? Bir kuasar çekirdeğinden gelen enerjinin, galaksinin yıldız oluşturma yeteneğinden yoksun bırakacak kadar güçlü olup olmadığı galaktik astronomide büyük bir gizem olmuştur. Soluk radyo emisyonu bunu çözmeye yardımcı olabilir. Hidrojen gazı, yıldızların yaratılmasında temel bir bileşendir, ancak üzerine o kadar yoğun bir ışık parlarsa, gaz çözülür (iyonize olur), hiçbir yıldız doğamaz. Bu sürecin kuasarların etrafında olup olmadığını incelemek için gökbilimciler iyonize gazın yaydığı optik ışığı kullandılar. Optik ışıkla çalışmanın sorunu, kozmik tozun teleskopa giden yol boyunca ışığı emmesidir, bu nedenle gazın ne kadar ışık yaydığını bilmek zordur.

Dahası, optik ışık yaymaktan sorumlu mekanizma karmaşıktır ve astronomları birçok varsayımda bulunmaya zorlar. Bu çalışmada keşfedilen radyo dalgaları, basit işlemlerden dolayı aynı gazdan gelir ve toz tarafından emilmez. Radyo dalgalarını kullanmak, 3C273’ün çekirdeği tarafından oluşturulan iyonize gazın ölçülmesini çok daha kolay hale getirir. Bu çalışmada, gökbilimciler 3C273’ten gelen ışığın en az %7’sinin ev sahibi galaksideki gaz tarafından emildiğini ve güneşin kütlesinin 10-100 milyar katı kadar iyonize gaz oluşturduğunu buldular. Bununla birlikte, 3C273, yıldızların oluşumundan hemen önce çok fazla gaza sahipti, bu nedenle bir bütün olarak, yıldız oluşumu çekirdek tarafından güçlü bir şekilde bastırılmış gibi görünmüyordu.

Kogakuin Üniversitesi’nde doçent olan Shinya Komugi, “Bu keşif, daha önce optik ışıkla yapılan gözlemler kullanılarak ele alınan sorunları incelemek için yeni bir yol sağlıyor” diyor. Astrofizik Dergisi. “Aynı tekniği diğer kuasarlara uygulayarak, bir galaksinin merkezi çekirdekle etkileşimi yoluyla nasıl geliştiğini anlamayı umuyoruz.”

Alma Gözlemevi tarafından sağlanan