NASA’nın X-Ray Vizyonu Tuhaf Bir Galaktik “Fosil”i Ortaya Çıkardı

NASA bilim insanları NGC 4945 galaksisinde önemli bir X-ışını aktivitesi keşfettiler ve bu, süper kütleli kara deliklerin galaksinin evrimi ve yıldız oluşum süreçleri üzerindeki etkisini ortaya çıkardı.

NASA’nın Greenbelt, Maryland’deki Goddard Uzay Uçuş Merkezi’ndeki araştırmacılar, galaksilerin evrimine ışık tutan X-ışını aktivitesini keşfettiler.

X-ışınları, yakınlardaki sarmal gökada NGC 4945’teki dev soğuk gaz bulutlarının ana hatlarını çiziyor. Gazın, yaklaşık 5 milyon yıl önce merkezi süper kütleli kara deliğin patlamasından sonra gökada boyunca patladığı görülüyor.

Çalışmayı yöneten Goddard’dan astrofizikçi Kimberly Weaver, “Bilim camiasında galaksilerin nasıl evrimleştiğine dair süregelen bir tartışma var” dedi. “Neredeyse her şeyin merkezinde süper kütleli kara delikler buluyoruz. Samanyolubüyüklüğünde galaksiler vardır ve yıldız oluşumunun etkileriyle karşılaştırıldığında bunların ne kadar etkiye sahip olduğu açık bir sorudur. Bir geçiş döneminde gördüğümüzü düşündüğümüz NGC 4945 gibi yakın galaksileri incelemek, yıldızların ve kara deliklerin nasıl galaktik değişiklikler ürettiğine dair daha iyi modeller oluşturmamıza yardımcı oluyor.”

Yaklaşık 5 milyon yıl önce bir Kara delik NGC 4945 galaksisindeki patlama, yıldız oluşumu çılgınlığını başlattı ve galaksiler arası uzaya geniş bir gaz bulutu fırlattı. İki X-ışını teleskopunun hikayeyi nasıl ortaya çıkardığını izleyin ve öğrenin. Kredi: NASA’nın Goddard Uzay Uçuş Merkezi

Weaver, sonuçları 11 Ocak’ta New Orleans’ta düzenlenen Amerikan Astronomi Topluluğu’nun 243. toplantısında ekibi adına sundu. Bulgularla ilgili bir makale şu anda inceleme altında. Astrofizik Dergisi. Çalışma, NASA’nın Chandra X-ışını Gözlemevi’nin yardımıyla ESA (Avrupa Uzay Ajansı) uydusu XMM-Newton (X-ışını Çoklu Ayna Misyonu) tarafından toplanan veriler sayesinde mümkün oldu.

NGC 4945, güney takımyıldız Erboğa yönünde yaklaşık 13 milyon ışıkyılı uzaklıkta bulunan aktif bir gökadadır.

Avrupa Güney Gözlemevi’nin Şili’deki 2,2 metrelik teleskopu tarafından çekilen bu görünür ışık görüntüsünde aktif yıldız oluşum bölgeleri parlak pembe görünüyor. Galaksinin aktif çekirdeği çoğunlukla bir toz bulutu tarafından gizlenmiştir. Kredi bilgileri: ESO

Aktif bir galaksinin, yerçekimi ve sürtünme kuvvetleri yoluyla çevredeki gaz ve toz diskini ısıtan süper kütleli bir kara delik tarafından desteklenen alışılmadık derecede parlak ve değişken bir merkezi vardır. Kara delik etrafındaki malzemeyi yavaşça tüketir ve bu da diskin yaydığı ışıkta rastgele dalgalanmalar yaratır. Çoğu aktif galakside olduğu gibi, NGC 4945’in kara deliği ve diski, ışığın bir kısmını engelleyen, simit adı verilen yoğun bir toz bulutu ile örtülmüştür.

Aktif galaksilerin çekirdekleri aynı zamanda yüksek hızlı parçacık jetlerini harekete geçirebilir ve gaz ve toz içeren kuvvetli rüzgarlar üretebilir.

NGC 4945 aynı zamanda yıldız patlaması yaşayan bir gökadadır; bu, bizimkinden çok daha yüksek oranda yıldız oluşturduğu anlamına gelir. Bilim adamları, onun her yıl Güneşimiz gibi 18 yıldıza eşdeğer kütle, yani Samanyolu’nun neredeyse üç katı kadar kütle ürettiğini tahmin ediyor. Yıldız oluşumunun neredeyse tamamı galaksinin merkezinde yoğunlaşmıştır. Bir yıldız patlaması olayı 10 ile 100 milyon yıl arasında sürer ve ancak yeni yıldızları oluşturacak hammadde tükendiğinde sona erer.

Bu animasyon, sarmal gökada NGC 4945’in iki görünümü arasında geçiş yapıyor. İlki, XMM-Newton’un Optik Monitörü tarafından çekilen, mavi renkli görünür ışık görüntüsüdür. Üstte, teleskobun EPIC aygıtı tarafından gözlemlenen demir K-alfa çizgisinin kontur haritası yer alıyor. İkinci görünüm, daha parlak renklerin daha yüksek X-ışını konsantrasyonlarını gösterdiği konturların doldurulmuş bir görünümünü gösterir. Weaver ve ark. 2024, ESA/XMM-Newton

NASA’nın XMM-Newton proje bilimcisi Weaver ve ekibi, uyduyla NGC 4945’e baktı. Verilerinde bilim adamlarının demir K-alfa çizgisi adını verdikleri şeyi gördüler. Bu özellik, kara deliğin diskinden gelen çok enerjik X-ışını ışığı başka bir yerde soğuk gazla karşılaştığında ortaya çıkar. (Gaz eksi 400 derece civarında ölçülür Fahrenhayt veya eksi 200 santigrat.) Demir çizgi aktif galaksilerde yaygındır, ancak bu gözlemlere kadar bilim insanları daha önce bunun kara deliğe çok daha yakın ölçeklerde meydana geldiğini düşünüyorlardı.

“Chandra diğer galaksilerdeki demir K-alfa’nın haritasını çıkardı. Goddard’da ortak yazar ve doktora sonrası araştırmacı olan Jenna Cann, “Bunda, kara deliğin yanı sıra diğer potansiyel kökenleri elememize yardımcı olmak için buluttaki bireysel parlak X-ışını kaynaklarını incelememize yardımcı oldu” dedi. “Fakat NGC 4945’in çizgisi merkezden o kadar uzağa uzanıyor ki, tamamını görebilmek için XMM-Newton’un geniş görüş alanına ihtiyacımız vardı.”

Bu animasyonda bilim adamlarının demir K-alfa çizgisi adı verilen bir X-ışını sinyalinin olası kaynaklarını nasıl filtrelediklerini izleyin. İlk görüntü, XMM-Newton ile NGC 4945 gökadasında gözlenen demir çizginin dış hatlarını göstermektedir. İkinci görüntüde araştırma ekibi, ikili yıldızlar gibi kaynakları filtrelemek için Chandra’dan gelen verileri kullandı. Son görüntüde galaksinin aktif çekirdeğinden gelen X ışınlarını çıkardılar. Demir çizgi hala galaksideki büyük miktardaki soğuk gazı vurguluyor. Kredi: Weaver ve ark. 2024, ESA/XMM-Newton

NGC 4945 bizim bakış açımıza göre neredeyse yan yana eğik olduğundan, XMM-Newton demir hattının boyutunu sırasıyla 32.000 ve 16.000 ışıkyılına kadar takip ederek gökada düzlemi boyunca ve üzerindeki demir hattının boyutunu haritalandırmayı başardı. daha önce gözlemlenen demir hatlardan kat kat daha uzakta.

Bilim ekibi, çizgiyle vurgulanan soğuk gazın, yaklaşık 5 milyon yıl önce galaksinin merkezindeki kara delikten patlayan bir parçacık jetinin kalıntısı olduğunu düşünüyor. Jet muhtemelen uzaya doğrultmak yerine galaksiye doğru açılıydı ve hala soğuk gazı galaksiye doğru iten süper güçlü bir rüzgarı sürüyordu. Mevcut yıldız patlaması olayını bile tetiklemiş olabilir.

Bilim adamları, NGC 4945 galaksisindeki süper kütleli kara deliğin, yaklaşık 5 milyon yıl önce galaksinin düzlemine yüksek hızlı bir parçacık jeti fırlattığını düşünüyor. Bu sanatçının konsepti, jetin önerilen yönünü ve şu anda galaksiyi gördüğümüz açıyı gösteriyor. Kredi: NASA’nın Goddard Uzay Uçuş Merkezi

Weaver ve meslektaşları, kara deliğin galaksinin evrimini etkilediği başka yolları keşfedip keşfedemeyeceklerini görmek için NGC 4945’i gözlemlemeye devam edecekler. Şu anda soğuk gazı vurgulayan diskten gelen aynı X ışınları da onu dağıtmaya başlayabilir. Yıldızların oluşması için bu gaza ihtiyaç duyulacağından, bilim insanları bir galaksinin kara deliği etrafındaki aktivitenin yıldız patlaması aşamasını nasıl söndürebileceğini ölçebilirler.

Sarmal gökada NGC 4945’in iki görünümü. İlki, XMM-Newton’un Optik Monitörü tarafından çekilen mavi renkli görünür ışık görüntüsüdür. Üstte, teleskobun EPIC aygıtı tarafından gözlemlenen demir K-alfa çizgisinin kontur haritası yer alıyor. İkinci görünüm, daha parlak renklerin daha yüksek X-ışını konsantrasyonlarını gösterdiği konturların doldurulmuş bir görünümünü gösterir. Kredi: Weaver ve ark. 2024, ESA/XMM-Newton

Goddard’dan astrofizikçi olan ortak yazar Edmund Hodges-Kluck, “Kara deliklerin bazı galaksilerde yıldız oluşum geçmişlerini ve kaderlerini belirlemede önemli roller oynadığını gösteren bir dizi kanıt var” dedi. “NGC 4945 gibi birçok galaksiyi inceliyoruz, çünkü fizik kara delikten kara deliğe hemen hemen aynı olsa da galaksileri üzerindeki etkileri büyük ölçüde farklılık gösteriyor. XMM-Newton, aramayı bilmediğimiz bir galaktik fosili keşfetmemize yardımcı oldu; ancak bu muhtemelen pek çok fosilden sadece ilki.”

ESA’nın XMM-Newton gözlemevi Aralık 1999’da Fransız Guyanası Kourou’dan fırlatıldı. NASA, XMM-Newton alet paketinin unsurlarını finanse etti ve Goddard’da gözlemevinin ABD gökbilimcileri tarafından kullanımını destekleyen NASA Misafir Gözlemci Tesisi’ni sağladı.