Komşu galakside bulunan olağanüstü kara delik

Gökbilimciler, başka hiçbir şeye benzemeyen bir kara delik keşfettiler. Yüz bin güneş kütlesinde, galaksilerin merkezlerinde bulduğumuz kara deliklerden daha küçük, ancak yıldızların patlamasıyla doğan kara deliklerden daha büyük. Bu, gökbilimciler tarafından uzun süredir aranan bir nesne olan, onaylanmış tek orta kütleli kara deliklerden biri olmasını sağlıyor.

“Güneşimizin boyutunun 100 katına kadar çıkan en büyük, yıldız kütleli karadelikler ve güneşimizin milyonlarca katı büyüklüğündeki galaksilerin merkezindeki süper kütleli kara delikler hakkında çok iyi tespitlerimiz var, ancak bunlar yok. Bunlar arasında herhangi bir siyah ölçüm. Bu büyük bir boşluk,” diyor kıdemli yazar Anil Seth, Utah Üniversitesi’nde astronomi doçenti ve ilgili bir çalışmanın ortak yazarı. “Bu keşif boşluğu dolduruyor.”

Kara delik, en yakın komşu galaksimiz Andromeda’daki devasa bir yıldız kümesi olan B023-G078’in içinde gizlenmişti. Uzun zamandır küresel bir yıldız kümesi olduğu düşünülen araştırmacılar, B023-G078’in bunun yerine soyulmuş bir çekirdek olduğunu savunuyorlar. Soyulmuş çekirdekler, daha büyük olanlara düşen ve dış yıldızları yerçekimi kuvvetleri tarafından sıyrılan küçük galaksilerin kalıntılarıdır. Geride kalan, daha büyük galaksinin yörüngesinde dönen küçük, yoğun bir çekirdek ve bu çekirdeğin merkezinde bir kara delik.

Baş yazar, “Daha önce, B023-G078’den çok daha büyük olan büyük, soyulmuş çekirdeklerin içinde büyük kara delikler bulduk. Daha düşük kütleli soyulmuş çekirdeklerde daha küçük kara delikler olması gerektiğini biliyorduk, ancak hiçbir zaman doğrudan kanıt olmadı” dedi. Araştırmaya Utah Üniversitesi’ndeyken başlayan Liverpool John Moores Üniversitesi’nden Renuka Pechetti. “Bence bu, sonunda bu nesnelerden birini bulduğumuz oldukça açık bir durum.”

11 Ocak 2022’de yayınlanan çalışma, Astrofizik Dergisi.

Onlarca yıllık bir önsezi

B023-G078, yerçekimi tarafından sıkıca bağlanmış küresel bir yıldız topluluğu olan devasa küresel yıldız kümesi olarak biliniyordu. Bununla birlikte, toplam kütlesini, yaklaşık 6,2 milyon güneş kütlesini belirleyen nesnenin yalnızca tek bir gözlemi vardı. Seth yıllarca bunun başka bir şey olduğu hissine kapıldı.

“B023-G078 nesnesinin Andromeda’daki en büyük nesnelerden biri olduğunu biliyordum ve soyulmuş bir çekirdeğe aday olabileceğini düşündüm. Ancak bunu kanıtlamak için verilere ihtiyacımız vardı. Daha fazla gözlem elde etmek için çeşitli teleskoplara başvuruyorduk. uzun yıllar boyunca ve önerilerim her zaman başarısız oldu,” dedi Seth. “2014’te soyulmuş bir çekirdeğin içinde süper kütleli bir kara delik keşfettiğimizde, İkizler Gözlemevi bize bu fikri keşfetme şansı verdi.”

İkizler Gözlemevi’nden elde ettikleri yeni gözlem verileri ve Hubble Uzay Teleskobu’ndan alınan görüntülerle Pechetti, Seth ve ekibi, ışık profilini modelleyerek kütlenin nesne içinde nasıl dağıldığını hesapladı. Küresel bir küme, dış bölgelerde olduğu gibi merkeze yakın yerde aynı şekle sahip bir imza ışık profiline sahiptir. B023-G078 farklıdır. Merkezdeki ışık yuvarlaktır ve dışa doğru hareket ettikçe düzleşir. Yıldızların kimyasal yapısı da değişir, merkezdeki yıldızlarda nesnenin kenarına yakın olanlardan daha ağır elementler bulunur.

“Küresel yıldız kümeleri temelde aynı anda oluşur. Buna karşılık, bu soyulmuş çekirdekler, gazın galaksinin merkezine düştüğü ve yıldızları oluşturduğu tekrarlayan oluşum bölümlerine sahip olabilir. Ve diğer yıldız kümeleri yerçekimi tarafından merkeze sürüklenebilir. galaksinin güçleri,” dedi Seth. “Bu, bir sürü farklı şey için bir tür çöplük. Dolayısıyla, soyulmuş çekirdeklerdeki yıldızlar, küresel kümelerdekinden daha karmaşık olacak. B023-G078’de gördüğümüz de buydu.”

Araştırmacılar, küme içindeki herhangi bir yerde yıldızların ne kadar hızlı hareket etmesi gerektiğini tahmin etmek için nesnenin kütle dağılımını kullandı ve verileriyle karşılaştırdı. En yüksek hızlı yıldızlar, merkezin etrafında dönüyorlardı. Kara delik içermeyen bir model yaptıklarında, merkezdeki yıldızlar gözlemlerine kıyasla çok yavaştı. Kara deliği eklediklerinde verilerle eşleşen hızlar elde ettiler. Kara delik, bu nesnenin soyulmuş bir çekirdek olduğuna dair kanıtlara katkıda bulunuyor.

Pechetti, “Aldığımız yıldız hızları, bize tam merkezde bir tür karanlık kütle olduğuna dair doğrudan kanıt veriyor” dedi. “Küresel kümelerin büyük kara delikler oluşturması çok zordur. Ancak, soyulmuş bir çekirdekteyse, daha büyük olana düşen daha küçük galaksiden bir kalıntı olarak kalan bir kara delik zaten mevcut olmalıdır.”

Araştırmacılar, daha fazla orta kütleli kara delik tutabilecek daha fazla soyulmuş çekirdek gözlemlemeyi umuyorlar. Bunlar, düşük kütleli galaksilerin merkezlerindeki kara delik popülasyonu hakkında daha fazla bilgi edinmek ve galaksilerin daha küçük yapı taşlarından nasıl oluşturulduğunu öğrenmek için bir fırsat.

Seth, “Büyük galaksilerin genellikle daha küçük galaksilerin birleşmesinden oluştuğunu biliyoruz, ancak bu soyulmuş çekirdekler, bu geçmiş etkileşimlerin ayrıntılarını deşifre etmemize izin veriyor” dedi.

Diğer yazarlar arasında Liverpool John Moores Üniversitesi’nden Sebastian Kamann; Nelson Caldwell, Harvard-Smithsonian Astrofizik Merkezi; Jay Strader, Michigan Eyalet Üniversitesi; Mark den Brok, Leibniz-Institut für Astrofizik Potsdam; Nora Luetzgendorf, Avrupa Uzay Ajansı; Nadine Neumayer, Max Planck Institut für Astronomie; ve Karina Voggel, Observatoire astronomique de Strasbourg.