Birçok süper kütleli kara deliği çevreleyen halka şeklindeki halka, araştırmacılara uzay nesnesinin ne kadar hızlı beslendiğini söyler ve kara deliğin Dünya’dan nasıl göründüğünü değiştirebilir. Kredi: ESA/NASA, AVO projesi ve Paolo Padovani
Araştırmacılar, uzay nesnelerini tanımlamak için X-ışını teleskoplarını ve yeni bir veri analizi tekniğini kullanıyor.
Dartmouth bilim adamları tarafından yürütülen bir araştırmaya göre, bir zamanlar farklı açılardan bakıldığında aynı nesneler olduğu düşünülen, değişen ışık imzalarına sahip kara delikler aslında yaşam döngüsünün farklı aşamalarındadır.
“Aktif galaktik çekirdekler” veya AGN’ler olarak bilinen kara delikler üzerine yapılan bu yeni araştırma, süper kütleli kara deliklerin tümü aynı özelliklere sahip olarak karakterize edilen ve yaygın olarak kullanılan “birleşik AGN modeli”nin revize edilmesi ihtiyacını kesin olarak gösterdiğini söylüyor.
Çalışma, rahatsız edici bir uzay gizemine cevaplar sağlar ve araştırmacıların evrenin evrimi ve kara deliklerin nasıl geliştiği hakkında daha kesin modeller oluşturmasına izin vermelidir. 15 Temmuz’da yayınlandı Astrofizik Dergisi,
Makalenin baş yazarı ve Dartmouth’ta doktora sonrası araştırma görevlisi olan Tonima Tasnim Ananna, “Bu nesneler yarım yüzyıldan fazla bir süredir araştırmacıları şaşırttı” dedi. “Zaman içinde bu nesnelerin fiziği hakkında birçok varsayımda bulunduk. Artık, gizlenmiş karadeliklerin özelliklerinin, AGN’lerin çok fazla gizli olmayan özelliklerinden önemli ölçüde farklı olduğunu biliyoruz.”
Tonima Tasnim Ananna, Dartmouth Koleji’nde doktora sonrası araştırma görevlisi. Kredi: Robert Gill/Dartmouth Koleji
Süper kütleli karadeliklerin, bizimki de dahil olmak üzere neredeyse tüm büyük galaksilerin merkezinde bulunduğuna inanılıyor. Samanyolu. Yerçekimsel olarak güçlü nesneler galaktik gaz, toz ve yıldızları yutar ve küçük galaksilerden daha ağır olabilirler.
Onlarca yıldır gökbilimciler, bir tür süper kütleli olan aktif galaktik çekirdeklerin ışık imzalarıyla ilgilendiler. Kara delik yani “birikme” veya hızlı bir büyüme aşamasında.
1980’lerin sonundan itibaren, astrofizikçiler, radyo dalga boylarından X ışınlarına kadar uzaydan gelen ışık imzalarının AGN’lere atfedilebileceğini fark ettiler. Nesnelerin genellikle etraflarında gaz ve tozdan oluşan halka şeklinde bir halka veya “torus” olduğuna inanılıyordu. Nesnelerle ilişkili farklı parlaklık ve renklerin, gözlemlendikleri açının sonucu olduğu ve bu da simitin ne kadarının görüşü engellediğini etkileyeceği düşünülüyordu.
Bundan, birleşik AGN teorisi yaygın bakış açısı haline geldi. Teori, bir kara deliğin torusundan görüntüleniyorsa, soluk görünmesi gerektiğine rehberlik eder. Yüzüğün altından veya üstünden görüntüleniyorsa parlak görünmelidir. Ancak mevcut araştırmaya göre, geçmiş araştırma, daha az belirsiz nesnelerden ve çarpık araştırma sonuçlarından elde edilen verilere çok fazla dayanıyordu.
Yeni çalışma, karadeliklerin uzay maddesini ne kadar hızlı beslediğine veya yığılma oranlarına odaklanıyor. Araştırma, birikme hızının bir kara deliğin kütlesine bağlı olmadığını, gaz ve toz halkası tarafından ne kadar gizlendiğine bağlı olarak önemli ölçüde değiştiğini buldu.
Dartmouth Koleji’nde doktora sonrası araştırma görevlisi olan Tonima Tasnim Ananna ve fizik ve astronomi profesörü Ryan Hickox. Kredi: Robert Gill/Dartmouth Koleji
Fizik ve astronomi profesörü ve çalışmanın ortak yazarı Ryan Hickox, “Bu, kara deliklerin etrafındaki simit yapılarının hepsinin aynı olmadığı fikrine destek sağlıyor” dedi. “Yapı ile nasıl büyüdüğü arasında bir ilişki var.”
Sonuç, bir AGN’yi çevreleyen toz ve gaz miktarının, ne kadar beslendiğiyle doğrudan ilişkili olduğunu ve farklı AGN popülasyonları arasında oryantasyonun ötesinde farklılıklar olduğunu doğruladığını göstermektedir. Bir kara delik yüksek oranda biriktiğinde, enerji tozu ve gazı havaya uçurur. Sonuç olarak, gölgelenmemesi ve daha parlak görünmesi daha olasıdır. Tersine, daha az aktif bir AGN, daha yoğun bir torus ile çevrilidir ve daha soluk görünür.
Ananna, “Geçmişte, belirsiz AGN popülasyonunun daha kolay gözlemlenebilir, belirsiz meslektaşlarından nasıl farklılaştığı belirsizdi” dedi. “Bu yeni araştırma, iki popülasyon arasında görüş açısının ötesine geçen temel bir farkı kesinlikle gösteriyor.”
Çalışma, yüksek enerjili Swift-BAT tarafından tespit edilen yakındaki AGN’lerin on yıllık bir analizinden kaynaklanmaktadır. NASA X-ışını teleskopu. Teleskop, araştırmacıların belirsiz ve belirsiz AGN’leri tespit etmek için yerel evreni taramasına olanak tanır.
Araştırma, Swift BAT tarafından gözlemlenen AGN için optik/kızılötesi spektroskopiyi toplamak ve analiz etmek için on yılı aşkın süredir çalışan BAT AGN Spektroskopik Araştırma (BASS) adlı uluslararası bir bilimsel işbirliğinin sonucudur.
Ananna, “Daha önce hiç bu kadar büyük bir X-ışını tespit edilmiş yerel AGN’yi görmemiştik,” dedi. “Bu, yüksek enerjili X-ışını teleskopları için büyük bir kazanç.”
Makale, AGN’leri analiz eden araştırma ekibinin önceki araştırmalarına dayanmaktadır. Çalışma için Ananna, kara deliklerin gözlenen özellikleri üzerindeki örtücü maddenin etkisini değerlendirmek için bir hesaplama tekniği geliştirdi ve bu tekniği kullanarak daha geniş araştırma ekibi tarafından toplanan verileri analiz etti.
Makaleye göre, bir kara deliğin kütlesini ve ne kadar hızlı beslendiğini bilen araştırmacılar, süper kütleli kara deliklerin çoğunun ne zaman büyüdüğünü belirleyebiliyor ve böylece kara deliklerin ve evrenin evrimi hakkında değerli bilgiler sağlıyor.
Hickox, “Alanımızdaki en büyük sorulardan biri, süper kütleli kara deliklerin nereden geldiğidir” dedi. “Bu araştırma, bu soruyu cevaplamamıza yardımcı olabilecek kritik bir parça sağlıyor ve bu araştırma disiplini için bir mihenk taşı referansı olmasını bekliyorum.”
Gelecekteki araştırmalar, ekibin yerel evrenin ötesinde arama yapmasına izin veren dalga boylarına odaklanmayı içerebilir. Yakın vadede ekip, AGN’lerin yüksek toplama moduna geçmesini neyin tetiklediğini ve hızla artan AGN’lerin yoğun şekilde gizlenmiş durumdan belirsiz hale geçmesinin ne kadar sürdüğünü anlamak istiyor.
Referans: “BAS. XXX. Tonima Tasnim Ananna, Anna K. Weigel, Benny Trakhtenbrot, Michael J. Koss, C. Megan Urry, Claudio Ricci, Ryan C. Hickox, Ezequiel Treister tarafından DR2 Eddington Oranları, Kara Delik Kütleleri ve X-Işını Parlaklıklarının Dağılım Fonksiyonları” , Franz E. Bauer, Yoshihiro Ueda, Richard Mushotzky, Federica Ricci, Kyuseok Oh, Julian E. Mejía-Restrepo, Jakob Den Brok, Daniel Stern, Meredith C. Powell, Turgay Çağlar, Kohei Ichikawa, O. Ivy Wong, Fiona A Harrison ve Kevin Schawinski, 15 Temmuz 2022, Astrofizik Dergisi.
DOI: 10.3847/1538-4365/ac5b64
Araştırmaya katkıda bulunan araştırmacılar arasında Tel Aviv Üniversitesi’nden Benny Trakhtenbrot; Claudia Megan Urry, Yale Üniversitesi; ve Eureka Scientific’ten Mike Koss.