Uzay çalışması, süper kütleli kara deliklerin yaşam döngüsünün henüz en net şekilde anlaşılmasını sağlar.

Dartmouth araştırmacıları tarafından yürütülen bir araştırmaya göre, değişen ışık imzalarına sahip ancak farklı açılardan bakıldığında aynı nesneler olduğu düşünülen kara delikler aslında yaşam döngüsünün farklı aşamalarındadır.

“Aktif galaktik çekirdekler” veya AGN’ler olarak bilinen kara delikler üzerine yapılan araştırma, süper kütleli kara deliklerin tümü aynı özelliklere sahip olarak karakterize edilen, yaygın olarak kullanılan “birleşik AGN modelini” gözden geçirme ihtiyacını kesin olarak gösterdiğini söylüyor.

Yayınlanan çalışma, Astrofizik Dergi Ek Serisirahatsız edici bir uzay gizemine cevaplar sağlar ve araştırmacıların evrenin evrimi ve kara deliklerin nasıl geliştiği hakkında daha kesin modeller oluşturmasına izin vermelidir.

Dartmouth’ta doktora sonrası araştırma görevlisi ve makalenin baş yazarı Tonima Tasnim Ananna, “Bu nesneler yarım yüzyıldan fazla bir süredir araştırmacıları şaşırttı” dedi. “Zamanla, bu nesnelerin fiziği hakkında birçok varsayımda bulunduk. Artık, gizlenmiş karadeliklerin özelliklerinin, AGN’lerin çok fazla gizli olmayan özelliklerinden önemli ölçüde farklı olduğunu biliyoruz.”

Süper kütleli kara deliklerin, Samanyolu da dahil olmak üzere neredeyse tüm büyük galaksilerin merkezinde bulunduğuna inanılıyor. Nesneler galaktik gaz, toz ve yıldızları yutar ve küçük galaksilerden daha ağır olabilirler.

Onlarca yıldır araştırmacılar, “toplanan” veya hızlı bir büyüme aşamasında olan bir tür süper kütleli kara delik olan aktif galaktik çekirdeklerin ışık imzalarıyla ilgileniyorlardı.

1980’lerin sonundan itibaren, gökbilimciler, radyo dalga boylarından X ışınlarına kadar uzaydan gelen ışık imzalarının AGN’lere atfedilebileceğini fark ettiler. Nesnelerin genellikle etraflarında gaz ve tozdan oluşan halka şeklinde bir halka veya “torus” olduğu varsayılmıştır. Nesnelerle ilişkili farklı parlaklık ve renklerin, gözlemlendikleri açının ve simitin ne kadarının görüşü engellediğinin sonucu olduğu düşünülüyordu.

Bundan, birleşik AGN teorisi yaygın anlayış haline geldi. Teori, bir kara deliğin torusundan görüntüleniyorsa, soluk görünmesi gerektiğine rehberlik eder. Yüzüğün altından veya üstünden görüntüleniyorsa parlak görünmelidir. Ancak mevcut araştırmaya göre, geçmiş araştırma, daha az belirsiz nesnelerden ve çarpık araştırma sonuçlarından elde edilen verilere çok fazla dayanıyordu.

Yeni çalışma, karadeliklerin uzay maddesini ne kadar hızlı beslediğine veya yığılma oranlarına odaklanıyor. Araştırma, birikme hızının bir kara deliğin kütlesine bağlı olmadığını, gaz ve toz halkası tarafından ne kadar gizlendiğine bağlı olarak önemli ölçüde değiştiğini buldu.

Fizik ve astronomi profesörü ve çalışmanın ortak yazarı Ryan Hickox, “Bu, kara deliklerin etrafındaki simit yapılarının hepsinin aynı olmadığı fikrine destek sağlıyor” dedi. “Yapı ile nasıl büyüdüğü arasında bir ilişki var.”

Sonuç, bir AGN’yi çevreleyen toz ve gaz miktarının, ne kadar beslendiği ile doğrudan ilişkili olduğunu ve farklı AGN popülasyonları arasında oryantasyonun ötesinde farklılıklar olduğunu doğruladığını göstermektedir. Bir kara delik yüksek oranda biriktiğinde, enerji tozu ve gazı havaya uçurur. Sonuç olarak, gölgelenmemesi ve daha parlak görünmesi daha olasıdır. Tersine, daha az aktif bir AGN, daha yoğun bir torus ile çevrilidir ve daha soluk görünür.

Ananna, “Geçmişte, gizlenmiş AGN popülasyonunun daha kolay gözlemlenebilir, belirsiz meslektaşlarından nasıl farklı olduğu belirsizdi” dedi. “Bu yeni araştırma, iki popülasyon arasında görüş açısının ötesine geçen temel bir farkı kesin olarak gösteriyor.”

Çalışma, yüksek enerjili bir NASA X-ışını teleskopu olan Swift-BAT tarafından tespit edilen yakındaki AGN’lerin on yıllık bir analizinden kaynaklanmaktadır. Teleskop, araştırmacıların belirsiz ve belirsiz AGN’leri tespit etmek için yerel evreni taramasına olanak tanır.

Araştırma, Swift BAT tarafından gözlemlenen AGN için optik/kızılötesi spektroskopiyi toplamak ve analiz etmek için on yılı aşkın süredir çalışan BAT AGN Spektroskopik Araştırma (BASS) adlı uluslararası bir bilimsel işbirliğinin sonucudur.

Ananna, “Daha önce hiç bu kadar büyük bir X-ışını tespit edilmiş, yerel AGN’yi görmemiştik,” dedi. “Bu, yüksek enerjili X-ışını teleskopları için büyük bir kazanç.”

Makale, AGN’leri analiz eden araştırma ekibinin önceki araştırmalarına dayanmaktadır. Çalışma için Ananna, kara deliklerin gözlenen özellikleri üzerindeki örtücü maddenin etkisini değerlendirmek için bir hesaplama tekniği geliştirdi ve bu tekniği kullanarak daha geniş araştırma ekibi tarafından toplanan verileri analiz etti.

Makaleye göre, bir kara deliğin kütlesini ve ne kadar hızlı beslendiğini bilen araştırmacılar, süper kütleli kara deliklerin çoğunun ne zaman büyüdüğünü belirleyebiliyor ve böylece kara deliklerin ve evrenin evrimi hakkında değerli bilgiler sağlıyor.

Hickox, “Alanımızdaki en büyük sorulardan biri, süper kütleli kara deliklerin nereden geldiğidir” dedi. “Bu araştırma, bu soruyu cevaplamamıza yardımcı olabilecek kritik bir parça sağlıyor ve bu araştırma disiplini için bir mihenk taşı referansı olmasını bekliyorum.”

Gelecekteki araştırmalar, ekibin yerel evrenin ötesinde arama yapmasına izin veren dalga boylarına odaklanmayı içerebilir. Yakın vadede ekip, AGN’lerin yüksek toplama moduna geçmesini neyin tetiklediğini ve hızla artan AGN’lerin yoğun şekilde gizlenmiş durumdan belirsiz hale geçmesinin ne kadar sürdüğünü anlamak istiyor.