Samanyolu’nun canavar kara deliğinden ‘işaret fişekleri’ ve ‘yankılar’

Michigan Eyalet Üniversitesi araştırmacıları, Samanyolu galaksimizin merkezindeki süper kütleli kara delik hakkında çığır açıcı keşiflerde bulundu. NASA’nın NuSTAR X-ışını teleskopundan elde edilen verilere dayanan bu bulgular, Amerikan Astronomi Topluluğu’nun 244. toplantısı (AAS), 11 Haziran’da.

Kara deliklerin incelenmesinin oldukça zor olduğu biliniyor; bunun nedeni kısmen, ışığın bile onların muazzam kütleçekiminden kaçamamasıdır. Araştırmacılar genellikle bunların özelliklerini yakındaki yıldızlar üzerindeki kütleçekimsel etkilerini, çevredeki gaz bulutlarından kaynaklanan emisyonları ve benzeri diğer olayları gözlemleyerek çıkarırlar.

Fizik ve Astronomi Bölümünde yardımcı doçent olan Shuo Zhang liderliğindeki Grace Sanger-Johnson ve Jack Uteg, uzay tabanlı teleskoplardan onlarca yıllık X-ışını verilerini kullanarak bu kozmik gizemlere daha fazla ışık tutmanın yenilikçi yollarını buldular.

Zhang, “Grace ve Jack’in katkıları büyük bir gurur kaynağıdır” dedi. “Çalışmaları, MSU’nun araştırmalara öncülük etme ve yeni nesil gökbilimcileri yetiştirme konusundaki kararlılığının bir örneğidir. Bu araştırma, MSU bilim adamlarının evrenin sırlarını nasıl açığa çıkardığının ve bizi kara deliklerin doğasını ve kalbindeki dinamik ortamı anlamaya daha da yaklaştırdığının önemli bir örneğidir. galaksimizin.”

Galaktik havai fişekler

Lisans sonrası araştırmacı Sanger-Johnson, Sagittarius A* veya Samanyolu’nun merkezi kara deliği Sgr A*’dan gelen X-ışını işaret fişeklerini bulmak için 10 yıllık verileri analiz etti. Bunu yaparken fark edilmeyen dokuz işaret fişeği keşfetti.

Bu işaret fişekleri, inanılmaz yerçekimi nedeniyle genellikle görülemeyen bir bölge olan kara deliğin etrafındaki yakın çevreyi incelemek için eşsiz bir fırsat sağlayan dramatik yüksek enerjili ışık patlamalarıdır. Sgr A*, Dünya’ya en yakın ve en az aktif süper kütleli kara deliktir ve bu nedenle Sgr A* ve onun işaret fişeklerinden elde edilen veriler, bir kara deliğin fiziksel ortamını incelemek için şu anda bilinen tek yollardan biridir.

Sanger-Johnson’ın danışmanı Zhang, “Samanyolu galaksimizin merkezindeki bu eşsiz kozmik havai fişekleri gözlemlemek için ön sırada oturuyoruz” dedi.

“Hem işaret fişekleri hem de havai fişekler karanlığı aydınlatıyor ve normalde gözlemleyemeyeceğimiz şeyleri gözlemlememize yardımcı oluyor. Bu nedenle gökbilimcilerin bu işaret fişeklerinin ne zaman ve nerede meydana geldiğini bilmeleri gerekiyor, böylece o ışığı kullanarak kara deliğin çevresini inceleyebilirler.”

Sanger-Johnson, NuSTAR veya NASA’nın uzay tabanlı X-ışını teleskoplarından biri olan Nükleer Spektroskopik Teleskop Dizisi tarafından 2015’ten 2024’e kadar toplanan on yıllık X-ışını verilerini titizlikle inceledi. Ekip, yeni keşfedilen dokuz işaret fişeğinin her birinin, kara deliğin ortamını ve faaliyetlerini anlamak için paha biçilmez veriler sağladığını söyledi.

Sanger-Johnson, “Sgr A* işaret fişekleri üzerine bu veri bankasını oluşturarak, biz ve diğer gökbilimcilerin bu X-ışını işaret fişeklerinin özelliklerini analiz edebileceğimizi ve süper kütleli kara deliğin aşırı ortamı içindeki fiziksel koşullar hakkında çıkarımlarda bulunabileceğimizi umuyoruz.” söz konusu.

Kara deliğin ‘yankıları’

Sanger-Johnson, Sgr A*’dan gelen parlak işaret fişeklerine odaklanırken, MSU Onur Koleji’nde lisans öğrencisi olan araştırmacı Uteg, yankıları dinlemeye benzer bir teknik kullanarak kara deliğin etkinliğini inceledi. Uteg, Sgr A* yakınındaki “Köprü” olarak bilinen dev bir moleküler bulutu hedef alan neredeyse 20 yıllık verileri analiz etti.

Uteg, “Yıldızların aksine, yıldızlararası uzaydaki bu gaz ve toz bulutları kendi X-ışınlarını üretmiyor” dedi. X-ışını teleskopları Köprü’den fotonlar toplamaya başlayınca gökbilimciler kaynak hakkında hipotezler kurmaya başladılar.

Uteg, “Gördüğümüz parlaklık büyük ihtimalle Sgr A*’dan gelen geçmiş X-ışını patlamalarının gecikmeli yansımasıdır” dedi. “İlk olarak 2008 civarında parlaklıkta bir artış gözlemledik. Daha sonra, sonraki 12 yıl boyunca Köprüden gelen X-ışını sinyalleri, 2020’de en yüksek parlaklığa ulaşana kadar artmaya devam etti.”

Kara delikten gelen bu “yankı” ışığı yüzlerce yıl boyunca Sgr A*’dan moleküler buluta kadar yolculuk yaptı ve ardından Dünya’ya ulaşmadan önce yaklaşık 26.000 yıl daha yolculuk yaptı.

Uteg, bu X-ışını yankısını analiz ederek kara deliğimizin geçmiş etkinliğinin zaman çizelgesini yeniden oluşturmaya başladı ve yalnızca doğrudan gözlemle mümkün olamayacak içgörüler sundu. Uteg’in analizinde NuSTAR’ın yanı sıra Avrupa Uzay Ajansı’nın X-ışını Çoklu Aynası veya XMM, Newton uzay gözlemevinden alınan veriler kullanıldı.

Uteg, “Bu bulutun daha parlak olmasını önemsememizin ana nedenlerinden biri, Sgr A* patlamasının geçmişte ne kadar parlak olduğunu sınırlamamıza izin vermesidir” dedi.

Bu hesaplamalar kapsamında Uteg ve MSU’daki ekip, yaklaşık 200 yıl önce Sgr A*’nın bugün gördüğümüz X-ışınlarında yaklaşık beş kat daha parlak olduğunu belirledi.

Zhang, “Bu, süper kütleli kara deliğimizi çevreleyen ve X-ışını parlaklığının zirvesine ulaşan bir moleküler bulut için 24 yıllık bir değişkenliği ilk kez inşa ettiğimiz zamandır” dedi. “Bu, Sgr A*’nın yaklaşık 200 yıl öncesindeki geçmiş faaliyetlerini anlatmamıza olanak tanıyor. MSU’daki araştırma ekibimiz, Samanyolu’nun merkezinin gizemlerini daha da çözmek için bu ‘astroarkeoloji oyununa’ devam edecek.”

X-ışını parlamalarını tetikleyen kesin mekanizmalar ve kara deliklerin kesin yaşam döngüsü gizemini korurken, MSU araştırmacıları bulgularının daha fazla araştırmaya yol açacağından ve bu gizemli nesnelere ilişkin anlayışımızda potansiyel olarak devrim yaratacağından eminler.