Uzak evrendeki gizli, kompakt galaksiler – küçük kırmızı noktaların ardındaki sırları arıyoruz

Uzak evreni keşfeden gökbilimciler James Webb Uzay TeleskobuNASA’nın en güçlü teleskopu, taklit konusunda en yetenekli yaratıkları bile zorlayan bir galaksi sınıfı buldu. taklit ahtapot. Bu yaratık, avcılardan kaçınmak için diğer deniz hayvanlarını taklit edebilir. Bir yassı balık mı olmanız gerekiyor? Sorun değil. Bir deniz yılanı mı? Kolay.

Gökbilimciler evrenin uzak bölgelerinin ilk Webb görüntülerini analiz ettiklerinde, daha önce hiç görülmemiş bir galaksi grubu gördüler. Bu galaksiler—bazıları yüzlerceydi ve Küçük Kırmızı Noktalar—çok kırmızı ve kompakttır ve yalnızca yaklaşık 1 milyar yıl kozmik tarihin. Taklitçi ahtapot gibi, Küçük Kırmızı Noktalar da gökbilimcileri şaşırtır, çünkü farklı astrofizik nesnelere benzerler. Ya çok ağır galaksilerdir ya da her biri merkezinde süper kütleli bir kara delik barındıran orta büyüklükteki galaksilerdir.

Ancak bir şey kesindir. Tipik Küçük Kırmızı Nokta küçüktür ve yarıçapı bunun sadece %2’si Samanyolu’nun gökada. Bazıları daha da küçük.

Bir astrofizikçi olarak Uzak galaksileri ve kara delikleri inceleyen biri olarak, bu küçük galaksilerin doğasını anlamakla ilgileniyorum. Işıklarını ne güçlendiriyor ve bunlar gerçekte nedir?

Taklit yarışması

Gökbilimciler, teleskoplarımızın uzak galaksilerden aldığı ışığı analiz ederek, içerdikleri yıldız sayısı gibi fiziksel özelliklerini değerlendirirler. Işıklarının özelliklerini kullanarak Küçük Kırmızı Noktaları inceleyebilir ve çok sayıda yıldızdan mı oluştuklarını yoksa içlerinde bir kara delik mi olduğunu anlayabiliriz.

Teleskoplarımıza ulaşan ışık dalga boyu aralığına göre değişir uzun radyo dalgalarından enerjik gama ışınlarınaGökbilimciler ışığı farklı frekanslara böler ve bunları bir grafikle görselleştirirler. bir spektrum olarak adlandırılır.

Bazen spektrum şunları içerir: emisyon hatlarıdaha yoğun ışık emisyonunun meydana geldiği frekans aralıklarıdır. Bu durumda, galaksinin süper kütleli bir kara delik barındırıp barındırmadığını tahmin etmek için spektrumun şeklini kullanabiliriz ve kütlesini tahmin edin.

Benzer şekilde, galaksiden gelen X-ışını emisyonlarının incelenmesi, süper kütleli bir kara deliğin varlığını ortaya çıkarabilir.

Kılık değiştirme konusunda tam bir usta olan Küçük Kırmızı Noktalar, gökbilimcilerin onları X-ışınları, emisyon çizgileri veya başka bir şey kullanarak incelemeyi seçmelerine bağlı olarak farklı astrofizik nesneleri olarak ortaya çıkıyor.

Gökbilimcilerin şimdiye kadar Küçük Kırmızı Noktalar’ın spektrumları ve emisyon çizgilerinden topladıkları bilgiler, doğalarını açıklayan iki farklı modele yol açmıştır. Bu nesneler ya milyarlarca yıldız içeren aşırı yoğun galaksilerdir ya da süper kütleli bir kara deliğe ev sahipliği yaparlar.

İki hipotez

Yalnızca yıldızlar hipotezinde, Küçük Kırmızı Noktalar büyük miktarda yıldız içerir; 100 milyar yıldızBu sayı, çok daha büyük bir galaksi olan Samanyolu’ndaki yıldız sayısına yakın.

Büyük, boş bir odada tek başınıza durduğunuzu hayal edin. Bu geniş, sessiz alan, yıldızların seyrek olarak dağıldığı güneş sistemimizin yakınlarındaki evren bölgesini temsil eder. Şimdi, aynı odayı, ancak Çin’in tüm nüfusuyla dolu olarak hayal edin.

Bu dolu oda, en yoğun Küçük Kırmızı Noktaların çekirdeğinin nasıl hissettireceğidir. Bu astrofizik nesneler, en yoğun yıldız ortamları tüm evrende. Gökbilimciler bu tür yıldız sistemlerinin fiziksel olarak var olup olmadığından bile emin değiller.

Sonra, kara delik hipotezi var. Küçük Kırmızı Noktaların çoğunluğu varlığın açık belirtilerini göstermek ile ilgili süper kütleli kara delik merkezlerinde. Gökbilimciler, kara deliğin etrafındaki gazın yüksek hızda dönmesiyle oluşan spektrumlarındaki büyük emisyon çizgilerine bakarak galakside bir kara delik olup olmadığını söyleyebilirler.

Gökbilimciler aslında tahmin ediyor bu kara delikler çok büyükkompakt ev sahibi galaksilerinin boyutlarıyla karşılaştırıldığında.

Kara delikler genellikle ev sahibi galaksilerinin yıldız kütlesinin yaklaşık %0,1’i kadar bir kütleye sahiptir. Ancak bu Küçük Kırmızı Noktaların bazıları neredeyse aynı büyüklükte bir kara deliğe ev sahipliği yapıyor tüm galaksileri gibi. Gökbilimciler bunlara aşırı kütleli kara delikler adını verirler, çünkü varlıkları galaksilerde tipik olarak gözlemlenen geleneksel orana aykırıdır.

Ancak başka bir sorun daha var. Sıradan kara deliklerin aksine, Little Red Dots’ta muhtemelen bulunanlar gösterme X-ışını emisyonuna dair herhangi bir işaret. En derinlerde bilegökbilimcilerin bu kara delikleri rahatlıkla gözlemleyebilmesi gereken yüksek enerjili görüntüler mevcut, ancak bunlara dair hiçbir iz yok.

Az çözüm ve çok umut

Peki bu astrofiziksel meraklar çok fazla yıldıza sahip devasa galaksiler mi? Yoksa merkezlerinde çok büyük ve yeterli X-ışını yaymayan süper kütleli kara delikler mi barındırıyorlar? Ne bulmaca.

Daha fazla gözlem ve teorik modellemeyle, gökbilimciler bazı olası çözümler bulmaya başlıyor. Belki de Küçük Kırmızı Noktalar sadece yıldızlardan oluşuyor, ancak bu yıldızlar o kadar yoğun ve kompakt ki taklit ediyorlar , emisyon çizgileri genellikle görülür bir kara delikten.

Ya da belki süper kütleli—hatta aşırı kütleli—bu Küçük Kırmızı Noktaların çekirdeklerinde kara delikler gizleniyor. Eğer durum buysa, iki model X-ışını emisyonlarının eksikliğini açıklayabilir.

İlk olarak, kara deliğin etrafında büyük miktarda gaz yüzebilir ve bu da yüksek enerjili radyasyonun bir kısmını engellemek kara deliğin merkezinden yayılır. İkincisi, kara delik normalden çok daha hızlı gaz çekiyor olabilir. Bu süreç farklı bir spektrum üretmek astronomların normalde gördüklerinden daha az X-ışınına sahip.

Kara deliklerin çok büyük veya aşırı kütleli olması, evreni anlamamız açısından bir sorun olmayabilir, ancak daha ziyade, kara deliklerin nasıl oluştuğuna dair en iyi gösterge olabilir. ilk kara delikler evrende doğmuştur. Aslında, eğer şimdiye kadar oluşan ilk kara delikler çok büyük olsaydı—yaklaşık Güneşin kütlesinin 100.000 katı—teorik modeller, kara delik kütlesinin ana galaksinin kütlesine oranının yüksek kalabilir kurulduktan sonra uzun bir süre.

Peki gökbilimciler zamanın başlangıcında parlayan bu küçük ışık noktalarının gerçek doğasını nasıl keşfedebilirler? Kılık değiştirme ustamız olan ahtapotta olduğu gibi, sır onların davranışlarını gözlemlemekte gizlidir.

Webb teleskopunu ve daha güçlüsünü kullanarak X-ışını teleskopları Ek gözlemler yapmak, gökbilimcilerin yalnızca iki senaryodan birine bağlayabileceği bir özelliği sonunda ortaya çıkaracaktır.

Örneğin, gökbilimciler kara deliğin bulunduğu yerin çevresinden yayılan X-ışını veya radyo emisyonunu veya kızılötesi ışığı açıkça tespit etselerdi, kara delik hipotezinin doğru olduğunu bilirlerdi.

Tıpkı deniz dostumuzun bir deniz yıldızıymış gibi davranabilmesi gibi, o da eninde sonunda dokunaçlarını hareket ettirecek ve gerçek doğasını ortaya çıkaracaktır.

Bu makale şu kaynaktan yeniden yayınlanmıştır: Konuşma Creative Commons lisansı altında. Oku orijinal makale.