Tehlikeli bir yoldaki yıldız, süper kütleli kara delik için düzenli yemekler sağlar

Max Planck Dünya Dışı Fizik Enstitüsü’ndeki (MPE) bilim adamları, eROSITA tüm gökyüzü araştırmasında, tekrar eden ilginç bir olay buldular. Aksi takdirde hareketsiz bir galakside, bir X-ışın parlaması her 220 günde bir tekrar eder ve bu, merkezi kara deliğin yörüngesinde dönen bir yıldızın yerçekimi canavarını sonraki yörüngelerde “beslediğini” gösterir. Bu tür olaylar, diğer galaksilerdeki süper kütleli kara deliklerin etrafındaki yığılma sürecini ve yerçekimi alanını keşfetmek için etkili araçlar olabilir.

Bulgular dergide yayınlandı Astronomi ve Astrofizik.

Çoğu gökada, merkezlerinde süper kütleli bir kara delik barındırır ve gözlemler, merkezi kara delik ile ev sahibi gökadanın simbiyotik bir büyümesini önerir. Bu çalışmalar esas olarak “aktif” galaksilere, yani merkezi kara deliğin sürekli olarak ısınan ve çok parlak bir şekilde parıldayan büyük miktarlarda madde biriktirdiği galaksilere odaklanır. Bununla birlikte, bu aktif galaksiler (veya aktif galaktik çekirdekler, AGN), nükleer süper kütleli kara deliğin varlığını anlamanın çok daha zor olduğu hareketsiz galaksiler tarafından büyük ölçüde sayıca fazladır.

Nadiren, bir yıldız bir galaksideki merkezi kara deliğe çok yakın dolaşabilir ve sözde “gelgit bozulması olayı”nda güçlü gelgit kuvvetleri tarafından bozulabilir. Bu olaylar, yıldızın malzemesini kara deliğe kaptırmasına, yerçekimi canavarının yakıt doldurma hızını geçici olarak artırmasına ve yıldız maddesi tüketilirken bir X-ışını parlaması üretmesine neden olur.

Galaksi başına kabaca her 10.000 yılda bir meydana gelen gelgit bozulma olayları nadirdir ve bugüne kadar gözlemlenen adayların çoğu, yıldızın yok olması nedeniyle yalnızca tek bir parlama gösteren tek seferlik olaylardır. Son zamanlarda, periyodik veya tekrarlayan parlamalar gösteren birkaç geçici durum rapor edilmiştir. Bunlar, ilk karşılaşmalarında hayatta kalma şansına sahip olan yıldızlardan kaynaklanıyor olabilir. Kalıntı, tamamen parçalanmak yerine, süper kütleli kara deliğin yörüngesinde döner, dış katmanlarının parçalarını kaybeder ve her geçişte kara deliği besler.

MPE’deki çalışmanın baş yazarı Zhu Liu, “Bu tür tekrar eden kısmi bozulma olayları, süper kütleli kara deliklerin etrafındaki yığılma sürecini keşfetmek için etkili araçlar olabilir” diyor. “eROSITA ile, aksi takdirde hareketsiz bir galakside çok ilgi çekici bir şekilde tekrar eden bir nükleer geçiş bulduk.”

eROSITA X-ray teleskobu, tüm gökyüzü taraması sırasında gökyüzündeki her konumu birden çok kez gözlemledi ve böylece merkezlerinde önceki aktivite belirtileri göstermeyen galaksilerdeki yüksek enerjili geçişleri ortaya çıkardı. Şubat 2021’de keşfedilen yeni kaynak J0456-20, yaklaşık 1 milyar ışıkyılı uzaklıkta hareketsiz bir gökadada bulunuyor. X-ışını akısının bir hafta içinde 100 kat düşmesiyle, eROSITA tarafından görülen en değişken X-ışını kaynaklarından biridir.

Toplamda, gökbilimciler kaynaktan yaklaşık 220 günlük bir tekrarlama süresi ile X-ışını patlamalarının tekrarlanan üç tam döngüsünü gözlemlediler. Takip eden optik gözlemler, tipik bir hareketsiz gökada gösterirken, tekrar eden X-ışını parlamaları, tekrar eden bir kısmi gelgit bozulma olayını güçlü bir şekilde düşündürür.

MPE’de postdoc olan Adam Malyali, “Kara deliğin yörüngesinde dönen yıldızın birinci, ikinci ve üçüncü ziyaretinde sırasıyla Güneşimizin kütlesinin %5, %1,5 ve %0,5’ine eşdeğer bir kütle kaybettiğini tahmin ediyoruz” diye açıklıyor. “Bu kayıplar, yıldızın birkaç kısmi kesinti bölümünde hayatta kalabilmesi için yeterince küçük.”

Avustralya ATCA tesisi ile yapılan bir işbirliği sayesinde, bilim adamları ayrıca J0456-20’den bir gaz veya jet çıkışının başladığını gösteren geçici radyo emisyonunu da keşfettiler. Karakteristik X-ışın evrimi ile birlikte, süper kütleli kara deliğin etrafındaki yığılma diskinin yapısındaki değişikliklere dair ikna edici kanıtlar var.

eROSITA baş araştırmacısı Andrea Merloni, “Fiziksel süreçlerin kesin ayrıntılarını belirlemek için daha fazla takip gözlemine ihtiyaç var” diyor. “Yine de, bu tekrar eden X-ışını olayının keşfi, kendi Samanyolu galaksimizin ötesindeki süper kütleli kara deliklerin etrafında sıkı sıkıya bağlı yörüngelerde yıldızlar olduğuna dair sağlam kanıtlar sağlıyor. Bunlar, Genel Göreliliği güçlü alan rejiminde test etmek için ideal laboratuvarlar sunuyor.”

eROSITA halihazırda başka tekrar eden X-ışını kaynakları bulmuştur, örneğin, AGN’de iki yarı-periyodik patlama. Gelecekte, bilim adamları eROSITA ve yaklaşmakta olan Einstein Sondası görevi ile daha fazla olay keşfetmeyi umuyorlar.