Araştırmacılar, Omega Centauri’nin merkezinde orta kütleli bir kara deliğin varlığını doğruladılar ve bu, kara deliklerin incelenmesinde önemli bir keşif oldu. Yaklaşık 18.000 ışık yılı uzaklıkta bulunan kara delik, kara delik evrimini anlamada önemli bir bağlantıdır ve Omega Centauri’nin Samanyolu tarafından parçalanmış bir cüce galaksinin çekirdeği olabileceğini düşündürmektedir. Kaynak: ESA/Hubble, NASA, Maximilian Häberle (MPIA)
Keşif, gökbilimcilerin uzun zamandır varlığına inandıkları ancak hiçbir zaman bulamadıkları bir kara delik sınıfı için en iyi adaydır: Galaksi evriminin erken evrelerinde oluşan orta kütleli kara delikler.
Güney enlemlerinden gece göğünde bir leke olarak çıplak gözle görülebilen Omega Centauri, 10 milyon yıldızdan oluşan muhteşem bir koleksiyondur. Küçük bir teleskopla bakıldığında, diğer küresel kümelere benzer; çekirdeği o kadar sıkışık ki tek tek yıldızlar birbirine karışmış, yoğun bir şekilde paketlenmiş küresel bir yıldız topluluğudur.
Ancak Utah Üniversitesi ve Max Planck Astronomi Enstitüsü’nden ekiplerin yürüttüğü son araştırmalar, Omega Centauri’nin merkezi bir yıldız barındırdığını doğrulayarak gökbilimciler arasında uzun süredir devam eden bir tartışmayı çözdü. Kara delikKara delik, yıldızsal ve süper kütleli akrabaları arasındaki eksik halka gibi görünüyor – evrimin ara aşamasında sıkışmış, galaksilerin merkezlerinde tipik olarak bulunan devasa kara deliklerden önemli ölçüde daha az kütleli. Omega Centauri, yutulduğunda evrimi kısa kesilen küçük, ayrı bir galaksinin çekirdeği gibi görünüyor Samanyolu.
Omega Centauri yıldız kümesinin ara kara deliğinin muhtemel konumu. Soldan sağa, her panel sisteme daha yakın yakınlaşıyor. Kaynak: ESA/Hubble, NASA, Maximilian Häberle (MPIA)
Çığır Açan Kara Delik Keşfi
“Bu, kariyerinizde bir kez karşılaşabileceğiniz türden bir bulgu. Dokuz aydır heyecanla bekliyorum. Bunu her düşündüğümde uyumakta zorluk çekiyorum,” diyor Utah Üniversitesi’nde astronomi doçenti ve çalışmanın eş baş araştırmacısı (PI) Anil Seth. “Bence olağanüstü iddialar olağanüstü kanıtlar gerektirir. Bu gerçekten, gerçekten olağanüstü bir kanıt.”
Bu kara deliğin net bir tespiti şimdiye kadar gökbilimcilerin elinden kaçmıştı. Kümedeki yıldızların genel hareketleri, merkezinin yakınında muhtemelen görünmeyen bir kütle olduğunu gösteriyordu, ancak bunun orta kütleli bir kara delik mi yoksa sadece yıldız kara deliklerinin bir koleksiyonu mu olduğu belirsizdi. Belki de hiç merkezi bir kara delik yoktu.
“Önceki çalışmalar ‘Peki yüksek hızlı yıldızlar nerede?’ gibi kritik soruları gündeme getirmişti. Şimdi buna bir cevabımız ve Omega Centauri’nin orta kütleli bir kara delik içerdiğinin onayı var. Yaklaşık 18.000 ışık yılı uzaklıkta, bu büyük kütleli bir kara delik için bilinen en yakın örnektir,” diyor Max Planck Enstitüsü’nde grup lideri ve çalışmanın PI’si Nadine Neumayer. Karşılaştırma yapmak gerekirse, Samanyolu’nun merkezindeki süper kütleli kara delik yaklaşık 27.000 ışık yılı uzaklıktadır.
Makale dergide yayınlandı Doğa 10 Temmuz 2024’te. Anil Seth’in 8 Ağustos 2024’te saat 19:00’da Clarke Planetarium IMAX sinemasında bu benzersiz bulguları sunacağı araştırmanın hayata geçişini izleyin.
Bu video Omega Cen’in şematik olarak nasıl gözlemlendiğini göstermektedir. Hubble uzay teleskobu. 800 ayrı görüntü sırasında kamera dedektörünün konumunu görebilirsiniz. Sonunda, astronomların pozlamalardan oluşturduğu görüntü gösterilir. Kredi: M. Häberle (MPIA)
Kara Deliklerin Çeşitli Kütleleri
Astronomide kara delikler farklı kütle aralıklarında bulunur. Bir ile birkaç düzine güneş kütlesi arasındaki yıldız kara delikleri, milyonlarca hatta milyarlarca güneş kütlesine sahip süper kütleli kara delikler gibi iyi bilinir. Galaksi evrimine dair şu anki resmimiz, en erken galaksilerin zamanla büyümüş, daha küçük galaksileri yutmuş veya daha büyük galaksilerle birleşmiş orta büyüklükte merkezi kara deliklere sahip olması gerektiğini öne sürüyor.
Bu tür orta büyüklükteki kara deliklerin bulunmasının çok zor olduğu biliniyor. Umut vadeden adaylar olmasına rağmen, şimdiye kadar böyle orta kütleli bir kara deliğin kesin bir tespiti yapılmamıştı.
“Güneşimizden biraz daha ağır, karıncalar veya örümcekler gibi kara delikler var; onları fark etmek zor, ama evrenin her yerinde varlar. Sonra galaksilerin merkezlerinde Godzilla gibi süper kütleli kara delikler var, her şeyi parçalıyorlar ve onları kolayca görebiliyoruz,” diyor Utah Üniversitesi’nde lisans öğrencisi ve çalışmanın ortak yazarı olan Matthew Whittaker. “Sonra bu orta kütleli kara delikler Bigfoot seviyesinde. Onları fark etmek Bigfoot için ilk kanıtı bulmak gibi; insanlar çıldıracak.”
Bu yakınlaştırma videosu gökyüzünün genel görünümüyle başlar ve Omega Centauri’nin merkezindeki Hubble Uzay Teleskobu’nun görüntüsüyle sona erer. Son olarak, kara delik etrafındaki yıldızların yörüngeleri gösterilir. Kaynak: T. Müller (MPIA/HdA), müzik: K. Jäger (MPIA)
Arşiv Verileriyle Önemli Bir Bulgular
Seth ve Neumayer, 2019’da Omega Centauri’nin oluşum geçmişini daha iyi anlamak için bir araştırma projesi tasarladıklarında, kümenin merkezindeki kara delik sorusunu bir kez ve herkes için çözebileceklerini fark ettiler. Merkezinin etrafında hızlı hareket eden yıldızlar bulurlarsa, atasözündeki kesin kanıta ve kara deliğin kütlesini ölçmenin bir yoluna sahip olacaklardı.
Zorlu arama, Max Planck Enstitüsü’nde doktora öğrencisi olan Maximilian Häberle’nin görevi haline geldi. Häberle, kümenin 500’den fazla Hubble görüntüsünü inceleyerek 1,4 milyon yıldızın hızlarını ölçerek Omega Centauri’deki yıldızların hareketleri için muazzam bir katalog oluşturma çalışmalarına öncülük etti. Bu görüntülerin çoğu bilimsel kullanımdan ziyade Hubble’ın aletlerini kalibre etme amacıyla üretilmişti. Ancak Omega Centauri’nin sürekli tekrarlanan görüntüleriyle, ekibin araştırma çabaları için ideal veri kümesi oldukları ortaya çıktı.
“Yüksek hızlı yıldızları aramak ve hareketlerini belgelemek, samanlıkta iğne aramak gibiydi,” dedi Häberle. Sonunda, Häberle sadece en kapsamlı katalog Omega Centauri’deki yıldızların hareketi hakkında bilgi edinmenin yanı sıra, arşiv samanlığında yedi iğne daha buldu; Omega Centauri’nin merkezindeki küçük bir bölgede, hızlı hareket eden yedi belirgin yıldız.
Bir Kara Deliği Açığa Çıkarmak
Yedi yıldız, yakınlarda yoğunlaşmış bir kütlenin varlığı nedeniyle hızlı hareket eder. Tek bir yıldız için, merkezi kütlenin büyük olmasından mı yoksa yıldızın merkezi kütleye çok yakın olmasından mı hızlı olduğunu söylemek imkansızdır—ya da yıldızın görünürde hiçbir kütle olmadan sadece düz bir şekilde uçup uçmadığını söylemek imkansızdır. Ancak farklı hızlara ve hareket yönlerine sahip bu tür yedi yıldız, ekibin farklı etkileri ayırmasına ve dır-dir Omega Centauri’de en az 8.200 güneşin kütlesine sahip merkezi bir kütle. Görüntüler, bir kara delik için beklendiği gibi, o merkezi kütlenin çıkarımlanan konumunda herhangi bir görünür nesneye işaret etmiyor.
Daha geniş kapsamlı analiz, ekibin Omega Centauri’nin merkez bölgesinin konumunu 3 ışık ayı çapında (görüntülerde 3 yay saniyesi) daraltmasına da olanak sağladı. Ayrıca, analiz istatistiksel güvence sağladı: Görüntüdeki tek bir yüksek hızlı yıldız Omega Centauri’ye ait olmayabilir. Bu, kümenin dışında, Omega Centauri’nin merkezinin hemen arkasından veya önünden tesadüfen geçen bir yıldız olabilir. Öte yandan, bu tür yedi yıldızın gözlemlenmesi saf bir tesadüf olamaz ve kara delik dışında açıklamalara yer bırakmaz.
Sonunda Orta Kütleli Bir Kara Delik
Bulguları göz önüne alındığında, ekip şimdi Omega Centauri’nin merkezini daha da ayrıntılı bir şekilde incelemeyi planlıyor. Utah Üniversitesi’nden Seth, bir projeye liderlik ediyor ve onu kullanmak için onay aldı James Webb Uzay Teleskobu yüksek hızlı yıldızın Dünya’ya doğru veya Dünya’dan uzağa doğru hareketini ölçmek için ve gelecekte (GRAVITY+) araçlar var ESO‘nin VLT’si, MICADO’daki (Extremely Large Telescope) Hubble’dan bile daha doğru bir şekilde yıldız konumlarını belirleyebilecek. Uzun vadeli hedef, yıldızların nasıl hızlandığını belirlemek: yörüngelerinin nasıl eğrildiğini. Bu yıldızları, Samanyolu’nun merkezindeki kara deliğin yakınındaki Nobel ödüllü gözlemlerde olduğu gibi, tüm yörüngeleri etrafında bir kez takip etmek, gelecek nesil gökbilimciler için bir projedir. Omega Centauri için daha küçük kara delik kütlesi, Samanyolu’ndan on kat daha büyük zaman ölçekleri anlamına gelir: yüz yıldan daha uzun yörünge dönemleri.
Burada açıklanan çalışma, M. Häberle ve diğerleri tarafından “ω Centauri’deki orta kütleli bir kara deliğin etrafındaki hızlı hareket eden yıldızlar” başlıklı dergide yayımlandı DoğaÇalışmanın dayandığı yıldız kataloğu, M. Häberle ve diğerleri tarafından “oMEGACat II—Omega Centauri’deki 1,4 milyon yıldızın fotometrisi ve öz hareketleri ve gökyüzü düzlemindeki dönüşü” başlığıyla yayınlanmak üzere kabul edildi. Astrofizik Dergisi.
Bu keşif hakkında daha fazla bilgi için bkz. Eksik Halka Ortaya Çıkarıldı: Hubble, Omega Centauri’deki Gizli Kara Deliği Ortaya Çıkardı.
Referanslar:
Maximilian Häberle, Nadine Neumayer, Anil Seth, Andrea Bellini, Mattia Libralato, Holger Baumgardt, Matthew Whitaker, Antoine Dumont, Mayte Alfaro-Cuello, Jay Anderson, Callie tarafından yazılan “ω Centauri’deki orta kütleli bir kara deliğin etrafında hızlı hareket eden yıldızlar” Clontz, Nikolay Kacharov, Sebastian Kamann, Anja Feldmeier-Krause, Antonino Milone, Maria Selina Nitschai, Renuka Pechetti ve Glenn van de Ven, 10 Temmuz 2024, Doğa.
DOI: 10.1038/s41586-024-07511-z
“oMEGACat II — Omega Centauri’deki 1,4 milyon yıldızın fotometrisi ve öz hareketleri ve gökyüzü düzlemindeki dönüşü” Maximilian Häberle, Nadine Neumayer, Andrea Bellini, Mattia Libralato, Callie Clontz, Anil C. Seth, Maria Selina Nitschai, Sebastian Kamann, Mayte Alfaro-Cuello, Jay Anderson, Stefan Dreizler, Anja Feldmeier-Krause, Nikolay Kacharov, Marilyn Latour, Antonino Milone, Renuka Pechetti, Glenn van de Ven, Karina Voggel, Kabul edildi, Astrofizik Dergisi.
arXiv:2404.03722
Diğer yazarlar arasında Max Plank Astronomi Enstitüsü araştırmacıları Antoine Dumont, Callie Clontz (ayrıca Utah Üniversitesi), Anja Feldmeier-Krause (ayrıca Viyana Üniversitesi) ve Andrea Bellini ile işbirliği içinde Maria Selina Nitschai yer almaktadır (Uzay Teleskobu Bilim Enstitüsü), Mattia Libralato (ESA ve INAF Padova), Holger Baumgardt (Queensland Üniversitesi), Mayte Alfaro Cuello (Universidad Central de Chile), Jay Anderson (Uzay Teleskobu Bilim Enstitüsü), Nikolay Kacharov (Leibniz Astrofizik Enstitüsü Potsdam), Sebastian Kamann (Liverpool John Moores Üniversitesi), Antonino Milone (Padova Üniversitesi), Renuka Pechetti (Liverpool John Moores Üniversitesi) ve Glenn van de Ven (Viyana Üniversitesi).