Gökbilimciler ilk kez Samanyolu galaksisinin kalbindeki süper kütleli kara delikten orta-kızılötesi bir parlama tespit etti ve bu, bu enerjik patlamaları yönlendiren karmaşık fiziğe yeni bir ışık tutuyor.

Kara deliğin manyetik alan çizgileri etkileşime girdikçe yoğunluğu değişen bir enerji patlaması olan parlama, daha önce bilim adamlarının gözünden kaçan kara delik gözlemlerinin alanını dolduruyor. Ancak abisal nesnenin kalbine yakın kaotik ortam hakkında sorular devam ediyor.

Ekibin parlamayı tespit etmesi ve modellemesi dergide yayınlanmak üzere kabul edildi. Astrofizik Günlük Mektupları ve şu anda mevcut ön baskı sunucusu arXiv’de. Bulgular bugün Amerikan Astronomi Topluluğu’nun Maryland’deki National Harbor’daki 245. toplantısında sunuldu.

Yay A* (A-yıldızı olarak telaffuz edilir) olarak adlandırılan kara delik, Güneşimizin kütlesinin yaklaşık dört milyon katı olan bir nesnedir ve Samanyolu’nun merkezinde yer alır. Kara delikler, olay ufku adı verilen bir noktanın ötesinde ışık bile sınırlarından kaçamayacak kadar şiddetli çekim alanlarına sahip ultra yoğun nesnelerdir. Sanatçının bu makalenin başındaki konseptine göre kara delik, bir malzeme girdabının merkezindeki karanlık uçurumdur.

Makalenin baş yazarlarından biri ve Araştırma Enstitüsü’nden Joseph Michail, “20 yılı aşkın bir süredir radyo ve Yakın kızılötesi (NIR) aralıklarında neler olduğunu biliyoruz, ancak aralarındaki bağlantı hiçbir zaman %100 net olamadı” dedi. Smithsonian Astrofizik Gözlemevi, Astrofizik Merkezi’nin bir parçası | Harvard ve Smithsonian, bir merkezde serbest bırakmak. “IR’nin ortasındaki bu yeni gözlem bu boşluğu dolduruyor.”

Orta kızılötesi ışık, görünür ışıktan daha uzun dalga boylarına ancak radyo dalgalarından daha kısa dalga boylarına sahiptir. Bu aynı zamanda Webb Uzay Teleskobu’nun Orta-Kızılötesi Aleti (MIRI) ile yakaladığı uzmanlık alanlarından biridir.

Kara deliğin birikim diskindeki (nesneyi çevreleyen aşırı ısınmış, parlayan madde) soğuyan elektronlar, işaret fişeklerine güç sağlamak için enerji açığa çıkarır. Elektronların kara delik patlamalarındaki rolü orta kızılötesi dalga boylarında ortaya çıktı ve Michail’e göre bu, patlamaları neyin körüklediğine dair başka bir kanıt sunuyor.

Tespit ve ekibin modeli, galaksimizin merkezindeki kara deliğin portresine daha fazla netlik ve karmaşıklık sunuyor. Kara delik fiziğini modellemek ve nesneleri doğrudan görüntülemek, evrenimizdeki en büyük ve dikkat çekici nesnelerden bazılarının temelini oluşturan fiziği anlamaya daha da yaklaşmamızı sağlama konusunda el ele gidiyor.

Olay Ufku Teleskobu İşbirliği, Nisan 2019’da ilk kez bir kara deliği doğrudan görüntüledi; İşbirliği, bu başarıyı Mayıs 2022’de Yay A*’nın ilk doğrudan görüntüsüyle takip etti; ancak geçen yıl bir grup araştırmacı görüntünün kusurlu olduğunu öne sürdü.

Geçen yıl, teleskopu dünya çapındaki radyo teleskop gözlemevleri ağından oluşan işbirliği, gezegenden elde edilen en yüksek çözünürlüklü gözlemleri sağladı. Çalışma, belirli dalga boylarında gelecekteki kara delik görüntülerinin daha önce yayınlanmış görüntülerden %50 daha keskin olabileceğini gösterdi.

Parlamalardan gerçekten soğuyan yüksek enerjili elektronların sorumlu olup olmadığını doğrulamak için daha fazla gözlem yapılması gerekebilir. Ancak bu bulgu, kara deliklerin hikayesinde yeni bir dönüm noktası sunuyor ve Webb Uzay Teleskobu’nun devasa nesnelerin gizemini çözmede oynayabileceği rolü ortaya koyuyor.

Webb Uzay Teleskobu, gökyüzündeki parlak renk patlamalarının görüntülerini yakalayarak, Yeni Yılı biz insanlara benzer bir şekilde başlatıyor. Aslında tam olarak “gökyüzünde” değil; Webb’in kendisi Dünya’dan bir milyon mil uzakta ve hedefleri çok daha uzakta. Ancak son teknolojiye sahip uzay gözlemevi, yakın zamanda iki büyük tasarımlı sarmal gökadayı görüntüledi ve bunlardan biri, şimdiye kadar tanımlananlar arasında en uzak olanı gibi görünüyor.

Araştırmacılar iki büyük sarmal gökada hakkında makaleler yazdılar. şu anda barındırılan ön baskı sunucusu arXiv’de. Antik gökadalardan birine A2744-GDSp-z4 adı verilmiştir; daha da uzaktaki diğerine Çin mitolojisindeki kırmızı ejderha tanrısından esinlenerek Zhúlóng adı verilir. Her iki sarmal gökada da yeni keşfedildi ve büyük tasarımlı sarmal gökadalarçok iyi tanımlanmış kolları olan bir tür sarmal gökada. Daha az belirgin kolları olan sarmal gökadalara topaklaşan sarmal gökadalar denir. Referans olarak, Samanyolu’muz çubuklu sarmal bir galaksidir, ancak araştırmacılar onun kesin yapısını araştırmaya devam etmektedir ve ona en uygun etiket hangisi.

A2744-GDSp-z4 (kusura bakmayın, eğlenceli bir takma ad değil) aşağıda Webb tarafından hazırlanan kompozit görüntülerde görülebilir. Galaksinin ağırlığı yaklaşık 14 milyar güneş kütlesindedir ve yaşına göre şaşırtıcı derecede gelişmiş bir yapıya sahiptir. Galaksinin varlığı, Büyük Patlama’dan 1,5 milyar yıl sonra, yani evrenin erken dönemlerinde bile, iyi eklemlenmiş sarmal galaksilerin var olduğunu göstermektedir. Her ne kadar sarmal kollar gözümüze tam olarak net gelmese de, özellikle en soldaki resimde genel şekli görebilirsiniz. Galaksi, Webb’in en eski bilimsel hedeflerinden biri olan ve daha önce benzer uzak galaksilerin bulunduğu Abell 2744 galaksi kümesinde bulundu.

Bu makalenin üst kısmında pembe renkle gösterilen Zhúlóng, gazeteye göre “bugüne kadar bilinen sarmal kollara sahip en uzak çıkıntı+disk gökadasıdır”. Samanyolu’nunkine benzer bir kütleye sahiptir (bu kadar erken bir galaksi için ortalamanın üzerindedir) ve nispeten düşük yıldız oluşum oranına sahiptir. Büyük tasarımlı spiral yılda yalnızca yaklaşık 66 güneş kütlesi üretiyor. Bu bulgu, eski galaksilerin metal açısından fakir ve çok gazlı olduğunu gösteren önceki Webb teleskop verileriyle eşleştirildiğinde ilginçtir. Belki de Zhúlóng, büyüklüğüne rağmen daha hızlı yıldız oluşumu için gerekli varlıklara sahip değildi.

Üstün büyük tasarımlı spiraller son derece uzaktadır; Webb görüntülerinde bu kadar pikselli görünmelerinin nedeni de budur. Webb’in bu kadar uzak nesneleri görebilmesinin bir nedeni de yerçekimsel mercekleri kullanmasıdır; uzay-zamanın o kadar yoğun yer çekimine sahip bölgeleri ki bunlar ışığı bükerek arkalarındaki nesneleri görmemizi sağlar. Işık büküldüğünde Webb gibi teleskoplar için yeniden odaklanır (büyütülür).

Başka bir deyişle, devasa galaksiler leke gibi görünse de, görüntüler muhteşem ve Webb gayet normal bir şekilde çalışıyor. Teleskopla görüntülenen yakın galaksiler çok daha keskin bir rahatlamayla görülüyor. Aşağıda, Webb’in cihazlarının büyük tasarımlı sarmal gökadanın farklı yönlerini nasıl ortaya çıkardığını gösteren bir kaydırıcı bulunmaktadır. Soldaki görüntü Webb’in Yakın Kızılötesi Kamerası veya NIRCam tarafından çekilmiş, sağdaki görüntü ise teleskobun orta kızılötesi görüntüleyicisi MIRI tarafından çekilmiştir. NIRCam yeni oluşan yıldızlardan gelen daha sıcak ışığı yakalarken, MIRI galaksinin soğuk toz ve gaz taneciklerinden gelen ışığını yakalar. Burada gösterilen galaksi, bu makalede tartışılan antik galaksilerden çok daha keskindir çünkü çok daha yakındadır, yalnızca 27 milyon ışık yılı uzaktadır.

Webb, teleskobun dikkat çekici algılamasının mümkün kıldığı bir başarı olan, galaktik evrim karşısında evrenin erken dönemlerine dair anlayışımızı sarsmaya devam ediyor. Webb, normalde en zayıf ve uzak ışığı gizleyen devasa gaz bulutlarının arkasını görebiliyor ve araştırmacıların erken evrendeki nesneleri görüntülemesine olanak tanıyor. Son iki yılda Webb, Büyük Patlama’dan sadece birkaç yüz milyon yıl sonra oluşan galaksileri görüntüledi ve bu yapıların derin zaman içinde nasıl ortaya çıktığına dair yeni sorular ortaya attı.

Gezegenlerin, evrenimizde gördüğümüz dünya çeşitliliğine nasıl evrildiği, buraya nasıl geldiğimizi ve nereye gittiğimizi açıklayan bilim insanları için en acil sorulardan biri olmaya devam ediyor.

Şimdi, bir grup bilim insanı, 20 yıl önce deneyimli bir uzay teleskobu tarafından ortaya çıkarılan bir gizemi çözmek için Webb Uzay Teleskobu verilerini kullandı; bu, gezegen bilimcilerin, en eski dünyaların kozmik eterden nasıl şekillendiğine dair bildiklerini sarstı.

2003 yılında Hubble Uzay Teleskobu, şuna benzeyen şeyi tespit etti: bilinen en eski gezegen13 milyar yaşında devasa bir dünya var. Keşif, bu tür dünyaların, ev sahibi yıldızları benzer şekilde gençken ve yalnızca az miktarda ağır elementler (bildiğimiz kadarıyla gezegen oluşumunda çok önemli bir bileşen) içerdiğinde nasıl doğduğuna dair soruları gündeme getirdi.

Yeni araştırmada bir ekip, yakın bir galaksideki benzer şekilde ağır elementlerden yoksun olan yıldızları incelemek için, tespit edilebilen en eski ışığın bir kısmını gözlemleyebilen son teknoloji ürünü bir uzay gözlemevi olan Webb teleskopunu kullandı. Ekip, bu yıldızların gezegen oluşturan disklere sahip olduğunu ve bu disklerin kendi galaksimizdeki genç yıldızların etrafındaki disklerden daha yaşlı olduğunu buldu.

Avrupa Uzay Araştırma ve Teknoloji Merkezi’nden araştırmacı Guido De Marchi, “Webb ile Hubble’da gördüklerimizi gerçekten güçlü bir şekilde doğruladık ve gezegen oluşumunu ve genç evrendeki erken evrimi nasıl modellediğimizi yeniden düşünmeliyiz” dedi. ve çalışmanın baş yazarı, NASA’da serbest bırakmak.

Yeni çalışmada, yayınlandı Bu ayın başlarında The Astrophysical Journal’da ekip, Küçük Macellan Bulutu’nda yıldız oluşturan bir küme olan NGC 346’daki yıldızları gözlemledi. Yıldızların kütleleri Güneşimizin kütlesinin yaklaşık 0,9 katı ile ev sahibi yıldızımızın kütlesinin 1,8 katı arasında değişiyordu.

Ekip, inceledikleri en yaşlı yıldızların bile hâlâ gaz biriktirdiğini ve yıldızların etrafında diskler bulunduğunu tespit etti. Bu, Hubble’ın 2000’li yılların ortasındaki gözlemlerini doğruladı; bu gözlemler, genellikle birkaç milyon yıl sonra dağılacağı düşünülen gezegen oluşturan diskleri koruyan on milyonlarca yıllık yıldızları ortaya çıkardı.

Özetle ekip makalede, bulguların “düşük metal içeriğine sahip bir ortamda yıldız çevresi disklerin önceden düşünülenden daha uzun süre yaşayabileceğini öne sürdüğünü” yazdı.

Araştırmacılar disklerin birkaç nedenden dolayı orada kalabileceğine inanıyor. Bir olasılık, ağır elementlerin bulunmamasının aslında disklere fayda sağlaması ve yıldızın radyasyon basıncına daha iyi dayanmalarına olanak sağlamasıdır, aksi takdirde diskler hızla uçup gidecektir. Diğer bir olasılık ise Güneş benzeri yıldızların büyük gaz bulutlarından oluşmasıdır; bu bulutların daha büyük olmaları nedeniyle dağılmaları daha uzun sürer.

Vakfın NOIRLab’ının bir parçası olan Ulusal Bilim Vakfı Gemini Gözlemevi’nin baş bilim insanı Elena Sabbi, aynı açıklamada “Yıldızların etrafında daha fazla madde olduğu için birikim daha uzun sürüyor” dedi. “Disklerin kaybolması on kat daha uzun sürüyor. Bunun, bir gezegeni nasıl oluşturduğunuza ve bu farklı ortamlarda sahip olabileceğiniz sistem mimarisinin türüne ilişkin sonuçları vardır. Bu çok heyecan verici.”

Ekip, Küçük Macellan Bulutu boyunca serpiştirilmiş yıldızları incelemek için Webb Uzay Teleskobu’nun Yakın Kızılötesi Spektrograf (NIRSpec) cihazını kullandı. Geçtiğimiz yıl, bir bilim insanı ekibi yakındaki bir dış gezegendeki siltli bulutları görmek için NIRSpec’i kullandı; Bu yılın başlarında cihaz, uzaydaki ilk Einstein Zig-Zag’ı tespit etmek için kullanıldı. Eski uzay gözlemevlerindeki spektrograflardan farklı olarak Webb’in NIRSpec’i aynı anda 100 hedefi gözlemleyebilir, veri toplama ve dolaylı olarak keşif hızını hızlandırabilir.

Hem eski hem de genç yıldız oluşturan bölgelere bakmak, yaklaşık 4,6 milyar yaşında olan kendi güneş sistemimizin kökenlerini açıklığa kavuşturmaya yardımcı olabilir.

Sistemi inceleyen bir araştırmacı ekibine göre, başlangıçta uzaktaki aktif bir galaktik çekirdekten gelen ışığı büken bir galaksi olduğu düşünülen uzaydaki bir ışık kaynağı, aslında son derece nadir ve türünün ilk örneği olan bir yerçekimsel mercektir.

Sistem J1721+8842 olarak adlandırılıyor ve ilk olarak 2017’de keşfedildi. O zamanlar sistemin, enerjik bir galaktik çekirdek olan uzak bir kuasarın ışığını büken bir galaksi olduğu düşünülüyordu. Ancak James Webb Uzay Teleskobu’ndan elde edilen verilerin yanı sıra İskandinav Optik Teleskobu ile yapılan iki yıllık gözlemden sonra, yeni ekip nesnenin aslında hizalanmış iki gökadadan oluşan bileşik bir mercek olduğunu öne sürüyor. Ekip ayrıca ışığın mercekten zig-zag şeklinde geçtiğini öne sürüyor. Ekibin araştırması şu şekilde: şu anda barındırılıyor ön baskı sunucusu arXiv’de bulunuyor ve bu, nadir yapının evrenle ilgili bazı temel soruların yanıtlanmasına yardımcı olabileceğini öne sürüyor.

“Bu mektupta, İskandinav Optik Teleskobu’nda (NOT) elde edilen ışık eğrilerinden, James Webb Uzay Teleskobu’ndan (JWST) Yakın Kızılötesi Spektrograftan (NIRSpec) elde edilen yeni kırmızıya kayma ölçümlerinden ve güncellenmiş lens modellerinden kanıtlar sunuyoruz. Ekip, J1721+8842’de tek bir kaynağın merceklendiği senaryoyu yazdı.

Yerçekimi mercekleri, evrendeki diğer kaynaklardan yayılan ışığı bükebilecek kadar önemli yerçekimi alanlarına sahip nesnelerdir. Yerçekimi merceklenmesi Einstein’ın önerdiği 1912 gibi erken bir tarihte.

Yerçekimi mercekleri gökbilimcilerin işine yarar çünkü normalde görülemeyecek kadar sönük olan uzak ışığı büyütürler. Başka bir deyişle, kütleçekimsel mercekler evrenin çok uzak ve eski bölgelerine açılan kapılardır; 2022’de gökbilimciler bilinen en eski yıldız olan Earendel’i tespit etmek için yerçekimsel bir mercek kullandılar.

Bazen yerçekimi mercekleri gökyüzünde Einstein halkaları adı verilen ışık halkaları oluşturur. Geçen yıl bir ekip, bazı Einstein halkalarının, fizikçilerin evrenin %27’sinde var olduğunu bildiğimiz ancak doğrudan gözlemleyemediğimiz karanlık maddeden sorumlu fenomeni belirleme yarışında eksenlerin varlığını güçlendirdiğini öne sürdü.

Bu yılın başlarında Lawrence Berkeley Ulusal Laboratuvarı’ndan bir ekip, samanlıkta “kesinlikle dizilmiş sekiz iğneye” eşdeğer olduğunu söyledikleri galaksilerin konfigürasyonundan oluşan mükemmel bir yerçekimsel mercek tespit etti. Bu merceğin içinde, mercek boyunca kütlenin (karanlık madde dahil) simetrik dağılımını gösteren bir Einstein Haçı vardı.

Ancak önceki kütleçekimsel merceklerden farklı olarak J1721+8842’nin yapısı, mercekteki ışığın iki gökada boyunca zikzaklar çizerek ilerlediğini gösteriyor; dolayısıyla ilk “Einstein zig-zag lensi” ortaya çıktı.

Araştırmacılar, “Bu sistemden türetilen tam mercek modelleri, zaman gecikmesi ölçümleri ve kozmoloji kısıtlamaları, TDCOSMO işbirliğinin bir parçası olarak takip makalelerinde yayınlanacak” diye ekledi. Bu, çift mercek sisteminin astrofizikçilerin evrenin genişleme hızını tanımlayan sayı olan Hubble sabitini anlamalarına yardımcı olabileceği anlamına geliyor. Sabit, onu nasıl hesapladığınıza bağlı olarak farklıdır; bu, Hubble gerilimi olarak bilinen bir sorundur.

Hubble sabitinin yeni bir ölçümü için bileşik merceği inceleyebilmek, gökbilimcilerin, şeklin kozmolojik modelle eşleşip eşleşmediğini anlamalarına yardımcı olacak. Ekip, merceğin “gözlemci, mercek ve iki kaynak arasındaki mesafelerin oranını da sınırlayarak Evrenin genişleme geçmişinin kesin olarak ölçülmesine olanak sağladığını” belirtti.

En son teknolojiye sahip teleskoplar bir modernite harikasıdır ve insanın varoluşuyla ilgili en temel soruların bazılarının yanıtlanmasına yardımcı olabilir: Yeni başlayanlar için her şey nereden geldi ve nereye gidiyoruz? Ancak yerçekimsel mercekler, yer çekimi yasalarının evrenimizin daha uzak noktalarından bazılarını büyütmesine izin vererek teleskopların çalışmasını kolaylaştırır. Sağlayabilecekleri içgörülerin yanı sıra, lensler kendi başlarına tanınmayı hak ediyor. J1721+8842, uzaydaki bir Einstein zig-zagıdır; yani, sadece sesler çok havalı.