NSF’nin NOIRLab’ı tarafından işletilen Uluslararası İkizler Gözlemevi’ni kullanan gökbilimciler, Dünya’ya bilinen en yakın kara deliği keşfettiler. Bu, Samanyolu’nda hareketsiz bir yıldız kütleli kara deliğin ilk kesin tespitidir. Sadece 1600 ışıkyılı uzaklıktaki Dünya’ya olan yakınlığı, ikili sistemlerin evrimi konusundaki anlayışımızı ilerletmek için ilgi çekici bir çalışma hedefi sunuyor. Kredi: Uluslararası İkizler Gözlemevi/NOIRLab/NSF/AURA/J. da Silva/Uzay motoru/M. zamani
Gökbilimciler Dünya’ya En Yakın Kara Deliği Keşfetti
Gökbilimciler en yakın olanı keşfettiler Kara delik araştırmacıların Gaia BH1 olarak adlandırdığı Dünya’ya. Uyuyan kara delik, Güneş’in kütlesinin yaklaşık 10 katı ağırlığında ve Yılancı takımyıldızında yaklaşık 1600 ışıkyılı uzaklıkta bulunuyor ve bu da onu Dünya’ya, Tekboynuz takımyıldızındaki bir X-ışın çifti olan önceki kayıt sahibinden üç kat daha yakın yapıyor. .
Keşif, kara deliğin yörüngesinde Dünya’nın Güneş’in etrafında dönmesiyle yaklaşık aynı mesafede dönen Güneş benzeri bir yıldız olan kara deliğin arkadaşının hareketinin mükemmel gözlemlerinin yapılmasıyla mümkün oldu.
Center for Astrophysics’ten astrofizikçi Kareem El-Badry, “Güneş Sistemini alın, Güneş’in olduğu yere bir kara delik ve Dünya’nın olduğu yere Güneş’i koyun ve bu sistemi elde edin,” diye açıklıyor | Harvard & Smithsonian ve Max Planck Astronomi Enstitüsü ve bu keşfi açıklayan makalenin baş yazarı. “Bunun gibi sistemlerin tespit edildiği iddia edilen pek çok şey olsa da, bu keşiflerin neredeyse tamamı daha sonra çürütüldü. Bu, galaksimizdeki yıldız kütleli bir kara deliğin etrafında geniş bir yörüngede dönen Güneş benzeri bir yıldızın ilk kesin tespiti.”
Kara delikler, evrendeki en aşırı nesnelerdir. Bu hayal edilemeyecek kadar yoğun nesnelerin süper kütleli versiyonları muhtemelen tüm büyük galaksilerin merkezlerinde bulunur. Güneş kütlesinin yaklaşık beş ila 100 katı ağırlığındaki yıldız kütleli karadelikler çok daha yaygındır ve tahminen 100 milyondur. Samanyolu yalnız. Bununla birlikte, bugüne kadar yalnızca birkaçı doğrulandı ve bunların neredeyse tamamı “aktif”, yani, hareketsiz kara deliklerin aksine, yakındaki bir yıldız arkadaşından malzeme tükettikleri için X-ışınlarında parlak bir şekilde parlıyorlar.
Samanyolu Galaksisi’nde dolaşan muhtemelen milyonlarca yıldız kütleli karadelik olmasına rağmen, tespit edilen çok azı, eşlik eden bir yıldızla olan enerjik etkileşimleri sayesinde açığa çıkarıldı. Yakındaki bir yıldızdan gelen malzeme kara deliğe doğru spiral çizerken, aşırı ısınır ve güçlü X-ışınları ve malzeme jetleri üretir. Eğer bir kara delik aktif olarak beslenmiyorsa (yani uykudaysa), basitçe çevresiyle karışır.
El-Badry, “Son dört yıldır çok çeşitli veri kümeleri ve yöntemler kullanarak hareketsiz kara delikleri araştırıyorum” diyor. “Önceki girişimlerim – ve diğerlerininkiler – kara delik kılığına giren bir ikili sistem yelpazesi ortaya çıkardı, ancak bu arama ilk kez meyve verdi.”
Gaia, Galaksinin bileşimini, oluşumunu ve evrimini ortaya çıkaran süreçte Galaksimizin, Samanyolu’nun üç boyutlu bir haritasını çıkarmaya yönelik iddialı bir görevdir. Kredi: ESA–D. Ducros, 2013
Ekip başlangıçta, Avrupa Uzay Ajansı’nın Gaia uzay aracından gelen verileri analiz ederek sistemi potansiyel olarak bir kara delik barındırıyor olarak tanımladı. Gaia, görünmeyen kütleli bir nesnenin yerçekiminin neden olduğu yıldızın hareketindeki çok küçük düzensizlikleri yakaladı.
Ekip, sistemi daha ayrıntılı bir şekilde keşfetmek için dört ay boyunca dünyanın dört bir yanından altı farklı teleskopla alınan 39 gözlem gerçekleştirdi.
İlk gözlem, Temmuz ayında Şili’deki Las Campanas Gözlemevi’ndeki 6.5m Magellan Baade teleskopu kullanılarak bir Astrofizik Merkezi teleskop tahsisi yoluyla gerçekleştirildi. Bu gözlem, ikili dosyanın bir kara delik içerebileceğini öne sürdükten sonra, ekip, sistemi diğer teleskoplarla incelemek için birkaç yönetmenin takdirine bağlı zaman teklifleri – veya zaman açısından kritik gözlem talepleri – sundu; bu, daha yüksek spektral çözünürlük ve hassasiyet dahil olmak üzere çeşitli avantajlar sunacaktı. ultraviyole ve yakın kızılötesi dalga boylarına.
Ekibin başvurduğu böyle bir teleskop, Hawai’i’de NSF’ler tarafından işletilen bir teleskop olan Gemini North’taki Gemini Çok Nesneli Spektrograf cihazıydı. NOIRLab. İkizler takip gözlemleri, yörünge hareketini ve dolayısıyla ikili sistemdeki iki bileşenin kütlelerini sınırlamaya yardımcı oldu ve ekibin merkezi gövdeyi Güneşimizden kabaca 10 kat daha büyük bir kara delik olarak tanımlamasını sağladı.
El-Badry, “İkizler takip gözlemlerimiz, ikilinin normal bir yıldız ve en az bir hareketsiz kara delik içerdiğini makul şüphenin ötesinde doğruladı” diye açıklıyor. “En az bir kara delik içermeyen sistemin gözlenen yörüngesini açıklayabilecek makul bir astrofiziksel senaryo bulamadık.”
Bu gözlemlerden elde edilen veriler, sistemi odak noktasına getirdi ve kara delik içermeyen tüm modelleri eledi.
Gökbilimcilerin ikili sistemlerin evrimine ilişkin mevcut modelleri, Gaia BH1 sisteminin kendine özgü konfigürasyonunun nasıl ortaya çıkmış olabileceğini açıklamakta zorlanıyor. Spesifik olarak, daha sonra yeni tespit edilen kara deliğe dönüşen ata yıldız, Güneşimizden en az 20 kat daha büyük olacaktı. Bu, sadece birkaç milyon yıl yaşayabileceği anlamına gelir. Eğer her iki yıldız da aynı anda oluşmuş olsaydı, bu büyük kütleli yıldız hızla bir süperdeve dönüşür, diğer yıldızı Güneşimiz gibi uygun, hidrojen yakan, ana kol yıldızına dönüşmeden önce şişirir ve içine çekerdi.
Kara delik ikili gözlemlerinin de gösterdiği gibi, güneş kütleli yıldızın o olaydan nasıl sağ çıkıp görünüşte normal bir yıldız olarak son bulabildiği hiç de net değil. Hayatta kalmaya izin veren teorik modellerin tümü, güneş kütleli yıldızın gerçekte gözlemlenenden çok daha dar bir yörüngede olması gerektiğini tahmin ediyor.
Bu, bilim adamlarının ikili sistemlerde kara deliklerin nasıl oluştuğu ve geliştiğine dair anlayışlarında önemli boşluklar olduğunu gösterebilir ve ayrıca ikili sistemlerde henüz keşfedilmemiş bir kara delik popülasyonunun varlığına işaret edebilir.
El-Badry, “Bu sistemin standart ikili evrim modelleriyle kolayca uyum sağlamaması ilginç,” diye bitiriyor. “Bu ikili sistemin nasıl oluştuğu ve orada kaç tane hareketsiz karadelik olduğu hakkında birçok soru soruyor.”
Bu araştırma hakkında daha fazla bilgi için, bkz. Gökbilimciler Dünyaya En Yakın Kara Deliği Keşfetti.
Referans: Kareem El-Badry, Hans-Walter Rix, Eliot Quataert, Andrew W Howard, Howard Isaacson, Jim Fuller, Keith Hawkins, Katelyn Breivik, Kaze WK Wong, Antonio C Rodriguez “Bir kara deliğin etrafında dönen Güneş benzeri bir yıldız” , Charlie Conroy, Sahar Shahaf, Tsevi Mazeh, Frédéric Arenou, Kevin B Burdge, Dolev Bashi, Simchon Faigler, Daniel R Weisz, Rhys Seeburger, Silvia Almada Monter ve Jennifer Wojno, 2 Kasım 2022, Royal Astronomical Society’nin Aylık Bildirimleri.
DOI: 10.1093/mnras/stac3140