Tokyo Üniversitesi’nden bir araştırma ekibi, evrenin tarihi boyunca kuasarların çevredeki karanlık madde halelerinden etkilenen tutarlı bir aktivasyon modeli keşfetti. Çalışma, kara delik oluşumu, büyümesi ve evrenin daha geniş evrimi hakkında daha derin bilgiler sunuyor.
Karanlık madde, süper kütleli kara delikleri tarih boyunca tutarlı bir şekilde enerjik kuasarlara dönüştürüyor ve bu da evrenin geçmiş evrimi hakkında sonuçlar doğuruyor.
Her galaksinin merkezinde süper kütleli bir kara delik bulunur. Belli bir boyutun ötesinde bunlar aktif hale gelir, büyük miktarda radyasyon yayar ve sonra kuasar olarak adlandırılır. Bunların galaksiyi çevreleyen, maddeyi merkeze doğru yönlendiren, galaksiyi besleyen devasa karanlık madde halelerinin (DMH) varlığıyla etkinleştirildiği düşünülüyor. Kara delik.
Tokyo Üniversitesi’nden bilim adamlarının da aralarında bulunduğu bir araştırmacı ekibi, ilk kez yüzlerce antik kuasar’ı inceledi ve bu davranışın tarih boyunca oldukça tutarlı olduğunu buldu. Pek çok büyük ölçekli süreç evrenin ömrü boyunca çeşitlilik gösterdiğinden, bu şaşırtıcıdır, dolayısıyla kuasar aktivasyon mekanizması tüm evrenin evrimi üzerinde anlamlara sahip olabilir.
Dikey eksen, aktif çekirdeğe sahip gökadalar olan kuasarları çevreleyen karanlık madde halelerinin kütlesini göstermektedir. Yatay eksen, solda şimdiki zaman ile evrenin yaşını gösterir. Evrenin pek çok özelliğinin bu zaman ölçeklerinde değiştiği göz önüne alındığında, bir kuasar’a karşılık gelen DMH kütlesinin sabit kalması şaşırtıcıdır. Kredi: ©2023 Arita ve ark. CC-BY
Karanlık Madde Halolarının Ölçülmesi
DMH’lerin kütlesini ölçmek kolay değildir; Karanlık maddenin gerçek doğasının bilinmediği göz önüne alındığında, eğer madde kullanmak doğru kelime olsa bile, bulunması oldukça zor bir madde olduğu biliniyor. Onun var olduğunu yalnızca galaksiler gibi büyük yapılar üzerindeki çekimsel etkisi nedeniyle biliyoruz. Dolayısıyla karanlık madde ancak onun cisimler üzerindeki kütleçekimsel etkilerine ilişkin gözlemler yapılarak ölçülebilir. Buna, bir şeyi çekme veya hareketini etkileme şekli veya karanlık maddeden şüphelenilen bir alanın arkasındaki nesnelerin merceklenmesi (ışığın bükülmesi) de dahildir.
Daha uzak ve dolayısıyla eski bir fenomenden gelen ışığın ne kadar zayıf olabileceği göz önüne alındığında, zorluk büyük mesafelerde daha da artıyor. Ancak bu, Astronomi Bölümü’nden Profesör Nobunari Kashikawa ve ekibini astronomide uzun zamandır merak edilen bir soruyu yanıtlamaya çalışmaktan alıkoymadı: Kara delikler nasıl doğuyor ve nasıl büyüyorlar?
Araştırmacılar bunu özellikle her galaksinin kalbinde bulunan en büyük tür olan süper kütleli kara deliklerle ilişkili olarak keşfetmeye istekli. Eğer bazıları o kadar büyük kütlelere sahip olmasaydı, inanılmaz derecede güçlü madde jetleri veya radyasyon küreleri üretmeye başlamasaydı, her iki durumda da kuasar dediğimiz şeye dönüşmeseydi, bunları incelemek çok zor olurdu. Bunlar o kadar güçlü ki artık modern tekniklerle onları çok uzak mesafelerden bile gözlemleyebiliyoruz.
Baş araştırmacı Junya Arita ve yardımcı araştırmacı Yoshihiro Takeda, Japonya Ulusal Astronomi Gözlemevi’nin kontrol odasında gözlemler yapıyor. Kredi: ©2023 Nobunari Kashikawa CC-BY
Bulgular ve Çıkarımlar
Kashikawa, “Evrendeki aktif bir kara deliği çevreleyen karanlık madde halelerinin tipik kütlesini ilk kez yaklaşık 13 milyar yıl önce ölçtük” dedi. “Kuazarların DMH kütlesinin güneşimizin kütlesinin yaklaşık 10 trilyon katı kadar oldukça sabit olduğunu bulduk. Bu tür ölçümler kuasarların etrafındaki daha yeni DMH için yapılmıştır ve bu ölçümler, daha eski kuasarlar için gördüklerimize çarpıcı biçimde benzemektedir. Bu ilginç çünkü ister milyarlarca yıl önce ister şu anda meydana gelmiş olsun, bir kuasar’ı harekete geçiren karakteristik bir DMH kütlesinin var olduğunu öne sürüyor.”
Uzun zaman önce onları terk eden ışık yayıldığı, araya giren madde tarafından emildiği ve evrenin zamanla genişlemesi nedeniyle neredeyse görünmez kızılötesi dalga boylarına doğru gerildiği için, çok uzak mesafelerdeki kuasarlar soluk görünüyor. Bu nedenle, projesi 2016’da başlayan Kashikawa ve ekibi, bir dizi farklı enstrümanı içeren çok sayıda gökyüzü araştırması kullandı; bunlardan en önemlisi, ABD’nin Hawaii eyaletinde bulunan Japonya’nın Subaru Teleskobu’ydu.
Kashikawa, “Geliştirmeler Subaru’nun her zamankinden daha uzağı görmesine olanak sağladı, ancak gözlem projelerini uluslararası düzeyde genişleterek daha fazlasını öğrenebiliriz” dedi. “ABD merkezli Vera C. Rubin Gözlemevi ve hatta AB tarafından bu yıl fırlatılan uzay merkezli Euclid uydusu, gökyüzünde daha geniş bir alanı tarayacak ve kuasarların çevresinde daha fazla DMH bulacak. Galaksiler ile süper kütleli kara delikler arasındaki ilişkinin daha eksiksiz bir resmini oluşturabiliriz. Bu, kara deliklerin nasıl oluşup büyüdüğüne dair teorilerimizi bilgilendirmeye yardımcı olabilir.”
Referans: “Düşük Parlaklığa Sahip Kuasarların (SHELLQ’lar) Subaru High-z Keşfi. XVIII. Junya Arita, Nobunari Kashikawa, Yoshiki Matsuoka, Wanqiu He, Kei Ito, Yongming Liang, Rikako Ishimoto, Takehiro Yoshioka, Yoshihiro Takeda, Kazushi Iwasawa, Masafusa Onoue, Yoshiki Toba ve Masatoshi tarafından yazılan z ∼ 6”daki Kuasarların Karanlık Madde Halo Kütlesi Imanishi, 8 Eylül 2023, Astrofizik Dergisi.
DOI: 10.3847/1538-4357/ace43a
JA, Yer-Uzay Biliminde Mükemmellik Uluslararası Yüksek Lisans Programı (IGPEES) tarafından desteklenmektedir. NK, 21H04490 Bilimsel Araştırma Hibe Yardımı Yoluyla Japonya Bilimi Teşvik Derneği tarafından desteklendi. YM, Japonya Bilimi Teşvik Derneği KAKENHI hibesi No. JP17H04830 ve No. 21H04494 tarafından desteklenmiştir. KI, MCIN/AEI/10.13039/501100011033 tarafından finanse edilen PID2019-105510GB-C33 hibesi ve ICCUB’a (CEX2019-000918-M) verilen “Mükemmellik Birimi Mar’ia de Maeztu 2020-2023” tarafından verilen desteği kabul eder. MO, Çin Ulusal Doğa Bilimleri Vakfı (12150410307) tarafından desteklenmektedir.
