Yeni çalışma, evrendeki en büyük süper kütleli kara deliklerin kütlelerini tahmin ediyor

Samanyolu Galaksisinin merkezine yakın bir yerde gökbilimcilerin Sagittarius A* adını verdiği çok büyük bir nesne bulunur. Bu “süper kütleli” kara delik galaksimizle birlikte büyümüş olabilir ve yalnız değil. Bilim adamları, evrendeki neredeyse tüm büyük gökadaların kalbinde benzer canavarların gizlendiğinden şüpheleniyorlar.

Colorado Boulder Üniversitesi Astrofizik ve Gezegen Bilimi Bölümü’nde doktora sonrası araştırmacı olan Joseph Simon, bazıları gerçekten büyüyebilir.

“Galaksimizin merkezindeki kara delik güneşin kütlesinin milyonlarca katı, ama aynı zamanda güneşin milyarlarca katı olduğunu düşündüğümüz başkalarını da görüyoruz” dedi.

Astrofizikçi, kariyerini bu gözlemlenmesi zor nesnelerin davranışlarını incelemeye adadı. Yakın tarihli bir çalışmasında, evrendeki en büyük süper kütleli kara deliklerin kütlelerini tahmin etmek için bilgisayar simülasyonları veya “modeller” kullandı – kara delik kütle işlevi olarak bilinen matematiksel bir kavram.

Başka bir deyişle Simon, bu kara deliklerin her birini devasa bir ölçeğe koyarsanız ne bulabileceğinizi belirlemeye çalıştı.

Hesaplamaları, milyarlarca yıl önce karadeliklerin ortalama olarak bilim adamlarının bir zamanlar tahmin ettiğinden çok daha büyük olabileceğini gösteriyor. Bulgular, araştırmacıların daha da büyük bir gizemi çözmelerine yardımcı olabilir ve küçük kara deliklerden bugün oldukları devlere dönüşen Sagittarius A* gibi nesneleri şekillendiren güçleri aydınlatabilir.

Simon, “Evrende oldukça erken dönemlerden beri oldukça büyük şeyler olduğunu çeşitli farklı kaynaklardan görmeye başlıyoruz” dedi.

Bulgularını 30 Mayıs’ta yayınladı. Astrofizik Dergi Mektupları.

galaktik senfoni

Simon için bu “oldukça büyük şeyler” onun ekmeği ve yağı.

Astrofizikçi, Kuzey Amerika Nanohertz Yerçekimi Dalgaları Gözlemevi (NANOGrav) adlı ikinci bir araştırma girişiminin parçası. Proje boyunca Simon ve ABD ve Kanada’daki diğer yüzlerce bilim insanı, “yerçekimi dalgası arka planı” olarak bilinen bir fenomeni araştırmak için 15 yıl harcadılar. Kavram, neredeyse sabit bir temelde evrende dalgalanan yerçekimi dalgalarının veya uzay ve zamandaki dev dalgalanmaların sabit akışını ifade eder.

Bu kozmik çalkantı da kökenlerini süper kütleli karadeliklere borçludur. Simon, iki galaksi uzayda çarpışırsa, merkezdeki kara deliklerin de çarpışabileceğini ve hatta birleşebileceğini açıkladı. Bir orkestradaki iki zil gibi birbirine çarpmadan önce birbirlerinin etrafında ve etrafında dönerler – yalnızca bu zil çarpması, evrenin dokusunu tam anlamıyla büken yerçekimi dalgaları üretir.

Bununla birlikte, yerçekimi dalgası arka planını anlamak için, bilim adamlarının önce evrenin süper kütleli kara deliklerinin gerçekte ne kadar büyük olduğunu bilmeleri gerekir. Simon, daha büyük zillerin daha büyük bir patlama yaptığını ve çok daha büyük yerçekimi dalgaları ürettiğini söyledi.

Sadece bir problem var.

“Kendi galaksimiz ve yakın galaksiler için süper kütleli kara deliklerin kütleleri için gerçekten iyi ölçümlerimiz var” dedi. “Daha uzaktaki galaksiler için aynı türden ölçümlere sahip değiliz. Sadece tahmin etmemiz gerekiyor.”

Kara delikler yükselişte

Simon, yeni araştırmasında tamamen yeni bir şekilde tahminde bulunmaya karar verdi.

Önce, milyarlarca yıllık yüzbinlerce galaksi hakkında bilgi topladı. (Işık yalnızca çok hızlı yol alabilir, bu nedenle insanlar daha uzaktaki galaksileri gözlemlediklerinde zamanda geriye bakıyorlar). Simon bu bilgiyi evrendeki en büyük galaksilerin yaklaşık karadelik kütlelerini hesaplamak için kullandı. Daha sonra, bu galaksilerin oluşturabileceği ve şu anda Dünya’yı yıkayan yerçekimi dalgası arka planını simüle etmek için bilgisayar modellerini kullandı.

Simon’ın sonuçları, evrendeki kabaca 4 milyar yıl öncesine dayanan süper kütleli kara delik kütlelerinin tam bir smorgasbord’unu ortaya koyuyor. Ayrıca garip bir şey fark etti: Milyarlarca yıl önce evrene yayılmış daha önceki bazı çalışmaların tahmin ettiğinden çok daha fazla büyük galaksi varmış gibi görünüyordu. Bu pek mantıklı gelmedi.

Simon, “Bu gerçekten büyük sistemleri yalnızca yakın evrende göreceğiniz beklentisi vardı” dedi. “Kara deliklerin büyümesi zaman alır.”

Ancak araştırması, astrofizikçilerin bir zamanlar inandığı kadar zamana ihtiyaç duymayabileceklerini öne süren, giderek artan sayıda kanıta katkıda bulunuyor. Örneğin NANOGrav ekibi, milyarlarca yıl önce evrende saklanan dev kara deliklerin benzer ipuçlarını gördü.

Şimdilik Simon, zamanda daha da geriye uzanan kara deliklerin tamamını keşfetmeyi umuyor; Samanyolu Galaksisinin ve nihayetinde kendi güneş sistemimizin nasıl ortaya çıktığına dair ipuçlarını ortaya çıkarıyor.

Simon, “Kara deliklerin kütlelerini anlamak, yerçekimi dalgası arka planı gibi bu temel sorulardan bazıları için kritik öneme sahip, aynı zamanda galaksilerin nasıl büyüdüğü ve evrenimizin nasıl geliştiği” dedi.