dergisinde yayınlanan çığır açıcı bir çalışmada Doğa AstronomisiBaltimore County, Maryland Üniversitesi’nden Eileen Meyer liderliğindeki bir araştırma ekibi, kara delik jetlerinden gelen x-ışını emisyonları hakkındaki hakim teorilere meydan okudu. Sanatçının, bir x-ışını jeti yayan süper kütleli bir kara delik konsept çizimi. Kredi: NASA/JPL-Caltech
Uzun süredir devam eden teorilerle çelişen yakın tarihli bir çalışma, x-ışını emisyonlarının Kara delik jetler kısa süreler içinde değişir ve yalnızca menşelerinden ziyade jetler boyunca meydana gelir. Chandra X-ışını Gözlemevi’nden alınan verilere dayanan araştırma, parçacık ivmesinin bu jetlerde ve potansiyel olarak daha geniş evrende nasıl çalıştığının yeniden değerlendirilmesini gerektiriyor.
Araştırmacılar, nispeten yakın zamanda kara delik jetlerinin x-ışınları yaydığını keşfetti ve jetlerin parçacıkları bu yüksek enerji durumuna nasıl hızlandırdığı hala bir muamma. Türkiye’de şaşırtan yeni buluş Doğa Astronomisi Önde gelen bir teoriyi geçersiz kılıyor gibi görünüyor ve parçacık ivmesinin jetlerde ve muhtemelen evrenin başka yerlerinde nasıl çalıştığını yeniden tasavvur etmeye kapı açıyor.
Jetlerin nasıl x-ışını ürettiğine dair önde gelen bir model, jetlerin x-ışını emisyonlarının uzun zaman ölçeklerinde (milyonlarca yıl) sabit kalmasını beklemektedir. Bununla birlikte, yeni makale, istatistiksel olarak önemli sayıda jetin x-ışını emisyonlarının sadece birkaç yıl içinde değiştiğini buldu.
Maryland Üniversitesi’nden bir astronom olan baş yazar Eileen Meyer, “Değişkenlikten heyecan duymamızın nedenlerinden biri, bu jetlerde x-ışınlarının nasıl üretildiğine dair iki ana modelin olması ve bunların tamamen farklı olması,” diye açıklıyor. , Baltimore İlçesi. “Bir model çok düşük enerjili elektronları kullanır ve bir model çok yüksek enerjili elektronlara sahiptir. Ve bu modellerden biri, herhangi bir değişkenlikle tamamen uyumsuz.”
Çalışma için yazarlar, mevcut en yüksek çözünürlüklü x-ışını gözlemevi olan Chandra X-ray Gözlemevi’nden arşiv verilerini analiz ettiler. Araştırma ekibi, Chandra’nın 53 jet içinde 155 benzersiz bölgeye tekabül eden birden fazla gözlem yaptığı neredeyse tüm kara delik jetlerini inceledi.
Meyer, bu kadar kısa zaman ölçeklerinde nispeten sık değişkenliği keşfetmek “bu jetler bağlamında devrim niteliğinde çünkü bu hiç beklenmiyordu” diyor.
Eileen Meyer, Nature Astronomy’de yeni ve şaşırtıcı bir çalışmanın baş yazarıdır. Makale, kara delik jetlerinin x-ışınlarını nasıl oluşturduğuna dair önde gelen bir teoriyi dışlıyor gibi görünüyor. Kara delik jetlerinin x-ışınları yaydığı biliniyor, ancak parçacıkları bu yüksek enerji durumuna nasıl hızlandırdıkları hala bir muamma. Jetlerin x-ışınlarını nasıl ürettiğine dair bir model, jetlerin x-ışını emisyonlarının uzun zaman ölçeklerinde sabit kalmasını bekler. Bununla birlikte, yeni makale, istatistiksel olarak önemli sayıda jetin x-ışını emisyonlarının sadece birkaç yıl içinde değiştiğini buldu. Bulgular, parçacık ivmesinin nasıl çalıştığını yeniden tasarlamak için kapıyı açıyor. Meyer, “Umarım bu, teorisyenlere temelde bu sonuca bir göz atmaları ve bulduklarımızla tutarlı jet modelleri bulmaları için gerçek bir çağrı olur” diyor. Kredi bilgileri: Marlayna Demond/UMBC
Parçacık ivmesini yeniden düşünmek
Zaman içinde x-ışını emisyonlarında kararlılık varsaymanın yanı sıra, jetlerin x-ışınlarını nasıl ürettiğine dair en basit teori, jeti çalıştıran kara delik “motorunda” galaksinin merkezinde parçacık ivmesinin meydana geldiğini varsayar. Bununla birlikte, yeni çalışma, jetlerin tüm uzunluğu boyunca x-ışını emisyonlarında hızlı değişiklikler buldu. Bu, parçacık ivmesinin jet boyunca, jetin karadelikteki kaynağından çok uzak mesafelerde meydana geldiğini gösteriyor.
Meyer, “Bunun nasıl işe yarayacağına dair teoriler var, ancak üzerinde çalıştığımız pek çok şey şu anda gözlemlerimizle açıkça uyumsuz” diyor.
İlginç bir şekilde sonuçlar, Dünya’ya daha yakın olan jetlerin daha uzaktakilere göre daha fazla değişkenliğe sahip olduğunu da ima etti. İkincisi o kadar uzaktadır ki, onlardan gelen ışık teleskopa ulaştığında, zamanda geriye bakmak gibidir. Eski jetlerin daha az değişkenliğe sahip olması Meyer’e mantıklı geliyor. Evren tarihinin başlarında, evren daha küçüktü ve ortam radyasyonu daha fazlaydı, araştırmacılar bunun jetlerdeki x-ışınlarının daha fazla kararlılığına yol açabileceğine inanıyor.
Kritik işbirliği
Chandra’nın olağanüstü görüntüleme çözünürlüğüne rağmen, veri seti önemli zorluklar ortaya çıkardı. Chandra, yalnızca bir avuç x-ışını fotonuyla bazı değişkenlik ceplerini gözlemledi. Ve belirli bir jette x-ışını üretimindeki değişkenlik tipik olarak yüzde onlarca civarındaydı. Kasıtsız olarak rastgeleliği gerçek değişkenlik olarak saymaktan kaçınmak için Meyer, Toronto Üniversitesi ve Londra Imperial College’daki istatistikçilerle işbirliği yaptı.
Meyer, “Bu sonucu verilerden çıkarmak neredeyse bir mucize gibiydi, çünkü gözlemler bunu tespit etmek için tasarlanmamıştı” diyor. Ekibin analizi, çalışmadaki jetlerin yüzde 30 ila 100’ünün kısa zaman ölçeklerinde değişkenlik gösterdiğini gösteriyor. “Daha iyi kısıtlamalar istesek de,” diyor, “değişkenlik özellikle sıfır değil.”
Yeni bulgular, kara delik jetlerinde x-ışını üretimine ilişkin başlıca teorilerden birinde önemli delikler açıyor ve Meyer, makalenin gelecekteki çalışmaları teşvik etmesini umuyor. “Umarım bu, teorisyenlere temel olarak bu sonuca bir göz atmaları ve bulduklarımızla tutarlı jet modelleri bulmaları için gerçek bir çağrı olur” diyor.
Referans: “Galaksi dışı X-ışını jetlerinin kiloparsek ölçeklerinde değişkenliği” 29 Mayıs 2023, Doğa Astronomisi.
DOI: 10.1038/s41550-023-01983-1