Sarmal bir rüzgar, manyetik alanların yardımıyla ESO320-G030 galaksisindeki süper kütleli kara deliğin büyümesine yardımcı olur. Bu çizimde, galaksinin çekirdeği, galaksinin tam merkezindeki (gizli) süper kütleli kara delikten dışarıya doğru giden dönen bir yoğun gaz rüzgarı tarafından yönetilmektedir. Oklu renkli çizgiler, hidrojen siyanür moleküllerinden gelen ışıkla izlenen ve ALMA teleskopuyla görülen gazın hareketlerini göstermektedir (mavi bize doğru hareketi, kırmızı ise uzağa doğru hareketi göstermektedir). Kaynak: MD Gorski/Aaron Geller/Northwestern Üniversitesi/CIERA
Bilim insanları, yakındaki bir galakside, merkezi süper kütleli yıldızın büyümesini destekleyen manyetize bir rüzgar tespit ettiler. Kara delikBu durum yıldız oluşumuyla ortak bir büyüme mekanizmasına işaret ediyor.
Süper kütleli kara delikler, dünyanın dört bir yanındaki gökbilimciler için cevapsız sorular ortaya koyuyor, en önemlisi de “Nasıl bu kadar büyüyorlar?” Şimdi, aralarında araştırmacıların da bulunduğu uluslararası bir gökbilimciler ekibi Chalmers Teknoloji Üniversitesi İsveç’te, bir galaksinin merkezindeki süper kütleli kara deliğin büyümesine yardımcı olduğuna inandıkları güçlü bir dönen, manyetik rüzgar keşfettiler. Dönen rüzgar, ALMA Yakın galaksi ESO320-G030’daki teleskop, benzer süreçlerin hem kara delik büyümesinde hem de yıldızların doğumunda rol oynadığını öne sürüyor.
Süper Kütleli Kara Deliklerin Büyümesini Anlamak
Bizimki de dahil olmak üzere çoğu galaksi Samanyolu merkezlerinde süper kütleli bir kara delik vardır. Bu akıl almaz büyüklükteki nesnelerin milyonlarca veya milyarlarca yıldız kadar ağırlığa nasıl ulaştıkları gökbilimciler için uzun zamandır devam eden bir sorudur.
Mark Gorski, Uzay, Dünya ve Çevre Bölümü, Chalmers Teknoloji Üniversitesi, İsveç; ve Northwestern Üniversitesi, ABD. Kaynak: Chalmers Teknoloji Üniversitesi | Christian Löwhagen
Bu gizemin ipuçlarını arayan bir bilim insanları ekibi, Mark Gorski (kuzeybatı Üniversitesi ve Chalmers) ve Susanne Aalto (Chalmers) nispeten yakın olan ve sadece 120 milyon ışık yılı uzaklıktaki ESO320-G030 galaksisini incelemeyi seçtiler. Bu çok aktif bir galaksidir ve yıldızları bizim galaksimizdekinden on kat daha hızlı oluşturur.
ALMA’nın Galaktik Sırları Çözmedeki Rolü
“Bu galaksi kızılötesinde çok parlak olduğundan, teleskoplar merkezindeki çarpıcı ayrıntıları çözebilir. Galaksinin çekirdeğinden gelen rüzgarlarla taşınan moleküllerden gelen ışığı ölçmek istedik, rüzgarların büyüyen veya yakında büyüyecek olan süper kütleli bir kara delik tarafından nasıl fırlatıldığını izlemeyi umuyorduk. ALMA’yı kullanarak, kalın toz ve gaz katmanlarının arkasındaki ışığı inceleyebildik,” diyor Chalmers Teknoloji Üniversitesi’nde Radyo Astronomi Profesörü olan Susanne Aalto.
Bilim insanları, merkezi kara deliğe olabildiğince yakın bir yerden yoğun gaza odaklanmak için hidrojen siyanür (HCN) moleküllerinden gelen ışığı incelediler. ALMA’nın ince ayrıntıları görüntüleme ve gazdaki hareketleri izleme becerisi sayesinde (Doppler etkisini kullanarak) mıknatıslanmış, dönen bir rüzgarın varlığını düşündüren desenler keşfettiler.
Galaktik Merkezin Dinamikleri
Galaksilerin merkezlerindeki diğer rüzgarlar ve jetler maddeyi süper kütleli kara delikten uzağa iterken, yeni keşfedilen rüzgar, kara deliği besleyebilen ve büyümesine yardımcı olabilen başka bir süreç ekliyor.
Susanne Aalto, Profesör, Uzay, Dünya ve Çevre Bölümü, Chalmers Teknoloji Üniversitesi, İsveç. Kredi: Chalmers Teknoloji Üniversitesi | Anna-Lena Lundqvist
“Rüzgarların galaksinin merkezinden dışarı doğru dalgalanarak spiral bir yapı oluşturduğunu görebiliyoruz. Dışarıya doğru akan malzemenin dönüşünü, kütlesini ve hızını ölçtüğümüzde, rüzgarın gücü için birçok açıklamayı, örneğin yıldız oluşumunu, eleyebileceğimizi bulduğumuzda şaşırdık. Bunun yerine, dışarıya doğru akış gazın içeri akışıyla güçleniyor olabilir ve manyetik alanlar tarafından bir arada tutuluyor gibi görünüyor,” diyor Susanne Aalto.
Galaktik Süreçlerde Manyetik Alanların Rolü
Bilim insanları dönen manyetik rüzgarın kara deliğin büyümesine yardımcı olduğunu düşünüyor.
Madde, kara deliğe düşmeden önce etrafında hareket eder – tıpkı bir giderin etrafındaki su gibi. Kara deliğe yaklaşan madde, kaotik, dönen bir diskte toplanır. Orada manyetik alanlar gelişir ve güçlenir. Manyetik alanlar, maddenin galaksiden uzaklaşmasına yardımcı olarak spiral rüzgarı yaratır. Bu rüzgara madde kaybetmek de dönen diski yavaşlatır – bu, maddenin kara deliğe daha kolay akabileceği ve bir damlayı bir akıntıya dönüştürebileceği anlamına gelir.
Galaktik Rüzgarlar: Karşılaştırmalı Bir Bakış Açısı
Mark Gorski’ye göre, bu olayın gerçekleşme şekli, uzaydaki çok daha küçük ölçekli bir ortamı, yani yeni yıldızların ve gezegenlerin doğumuna yol açan gaz ve toz girdaplarını çarpıcı biçimde hatırlatıyor.
Mark Gorski, “Evrimlerinin ilk aşamalarındaki yıldızların, tıpkı bu galaksideki rüzgar gibi, manyetik alanlar tarafından hızlandırılan dönen rüzgarların yardımıyla büyüdüğü iyi bilinmektedir. Gözlemlerimiz, süper kütleli kara deliklerin ve minik yıldızların benzer süreçlerle, ancak çok farklı ölçeklerde büyüyebileceğini gösteriyor” diyor.
Gelecekteki Araştırmalar ve Çözülemeyen Gizemler
Bu keşif, süper kütleli kara deliklerin nasıl büyüdüğü gizemini çözmenin bir ipucu olabilir mi? Gelecekte, Mark Gorski, Susanne Aalto ve meslektaşları, merkezlerinde gizli sarmal dış akışlar barındırabilecek diğer galaksileri incelemek istiyorlar.
“Bu süreçle ilgili tüm sorular yanıtlanmadı. Gözlemlerimizde, galaksinin merkezindeki kara deliğin büyümesini düzenlemeye yardımcı olan dönen bir rüzgarın açık kanıtlarını görüyoruz. Artık neyi arayacağımızı bildiğimize göre, bir sonraki adım bunun ne kadar yaygın bir olgu olduğunu bulmak. Ve eğer bu, süper kütleli kara deliklere sahip tüm galaksilerin geçtiği bir aşamaysa, onlara daha sonra ne olacak?” diye soruyor Mark Gorski.
Bu araştırma hakkında daha fazla bilgi için Manyetik Rüzgarlar Yakın Galaksideki Kara Delik Büyümesini Tetikliyor başlıklı makaleye bakın.
Referans: “Muhteşem bir galaktik ölçekli manyetohidrodinamik güçle çalışan rüzgar ESO 320-G030”, yazan: MD Gorski, S. Aalto, S. König, CF Wethers, C. Yang, S. Muller, K. Onishi, M. Sato, N. Falstad, JG Mangum, ST Linden, F. Combes, S Martín, M. Imanishi, K. Wada, L. Barcos-Muñoz, F. Stanley, S. García-Burillo, PP van der Werf, AS Evans, C. Henkel, S. Viti, N. Harada, T. Díaz. -Santos, JS Gallagher ve E. González-Alfonso, 10 Nisan 2024, Astronomi ve Astrofizik.
DOI: 10.1051/0004-6361/202348821
ALMA teleskobu hakkında daha fazla bilgi:
- Uluslararası bir astronomi tesisi olan Atacama Büyük Milimetre/milimetre altı Dizisi (ALMA), ESO, ABD Ulusal Bilim Vakfı (NSF) ve Japonya Ulusal Doğa Bilimleri Enstitüleri’nin (NINS) Şili Cumhuriyeti ile işbirliği içinde bir ortaklığıdır. ALMA, Üye Devletleri adına ESO tarafından, Kanada Ulusal Araştırma Konseyi (NRC) ve Tayvan’daki Ulusal Bilim ve Teknoloji Konseyi (NSTC) ile işbirliği içinde NSF tarafından ve Tayvan’daki Academia Sinica (AS) ve Kore Astronomi ve Uzay Bilimleri Enstitüsü (KASI) ile işbirliği içinde NINS tarafından finanse edilmektedir.
- ALMA’nın inşası ve operasyonları, Üye Devletleri adına ESO tarafından; Kuzey Amerika adına Associated Universities, Inc. (AUI) tarafından yönetilen Ulusal Radyo Astronomi Gözlemevi (NRAO) tarafından; Doğu Asya adına Japonya Ulusal Astronomi Gözlemevi (NAOJ) tarafından yönetilmektedir. Ortak ALMA Gözlemevi (JAO), ALMA’nın inşası, devreye alınması ve operasyonunun birleşik liderliğini ve yönetimini sağlar.
- Chalmers Teknoloji Üniversitesi ve Onsala Uzay Gözlemevi, ALMA’nın kuruluşundan bu yana projede yer almaktadır; teleskop için alıcılar da birçok katkılarından biridir. Onsala Uzay Gözlemevi, Alma projesine teknik uzmanlık sağlayan ve İskandinav ülkelerindeki gökbilimcilerin Alma’yı kullanmasını destekleyen Nordic Alma Bölgesel Merkezi’ne ev sahipliği yapmaktadır.
Araştırmaya katılan araştırmacılar Mark Gorski, Susanne Aalto, Sabine König, Clare F. Wethers, Chentao Yang, Sebastien Muller, Kyoko Onishi, Mamiko Sato, Niklas Falstad, JG Mangum, ST Linden, F. Combes, S. Martín, M. Imanishi, K. Wada, L. Barcos-Muñoz, F. Stanley, S. García-Burillo, PP van der Werf, AS Evans, C. Henkel, S. Viti, N. Harada, T. Díaz-Santos, JS Gallagher ve E. González-Alfonso.
Çalışma sırasında araştırmacılar şu kurumlarda aktifti: İsveç, Chalmers Teknoloji Üniversitesi; ABD, Ulusal Radyo Astronomi Gözlemevi; ABD, Amherst Massachusetts Üniversitesi; Fransa, PSL Üniversitesi; Şili, Avrupa Güney Gözlemevi; Japonya Ulusal Astronomi Gözlemevi; Japonya, Kagoshima Üniversitesi; ABD, Virginia Üniversitesi; Fransa, Institut de Radioastronomie Millimétrique (IRAM); İspanya, Observatorio Astronómico Nacional (OAN-IGN); Hollanda, Leiden Üniversitesi; Almanya, Max-Planck-Institut für Radioastronomie; Çin Halk Cumhuriyeti, Çin Bilimler Akademisi; Kral Abdülaziz Üniversitesi Suudi Arabistan; University College London, İngiltere; Graduate Institute for Advanced Studies, Japonya; Foundation for Research and Technology-Hellas (FORTH), Yunanistan; European University Cyprus, University of Wisconsin, ABD; Universidad de Alcalá, İspanya; Northwestern University, ABD.