NASA Süper Kütleli Kara Deliklerden Oluşan Gizli Evreni Ortaya Çıkardı
NASA’nın IRAS ve NuSTAR teleskoplarından elde edilen verileri birleştiren bilim insanları, daha önceki tahminlere göre daha fazla gizli süper kütleli kara deliği ortaya çıkardı.
Bulgular, bu kara deliklerin üçte birinden fazlasının kalın gaz ve toz tarafından gizlendiğini ve galaksilerin nasıl büyüdüğünü ve evrimleştiğini etkilediğini gösteriyor. Çalışma, bu gizemli kozmik nesneleri daha iyi anlamak için arşiv kızılötesi verilerini modern X-ışını gözlemleriyle birleştirmenin gücünü ortaya koyuyor.
Gökyüzünde Süper Kütleli Kara Delikler Aranıyor
Çok sayıda NASA teleskobu kısa bir süre önce bilim insanlarının gökyüzünde Güneş’ten milyarlarca kat daha büyük olabilen devasa nesneler olan süper kütleli kara delikleri aramalarına yardımcı oldu. Bu araştırmayı benzersiz kılan şey, hem kalın gaz ve toz bulutlarının arkasına gizlenmiş hem de gizlenmemiş kara delikleri tespit edebilmesidir.
Gökbilimciler evrendeki neredeyse her büyük galaksinin merkezinde süper kütleli bir kara delik olduğuna inanıyor. Ancak bu teoriyi kanıtlamak zordur çünkü evrendeki milyarlarca hatta trilyonlarca kara deliği saymak imkansızdır. Bunun yerine, bilim insanları daha küçük örnekleri analiz ediyor ve bunları daha büyük popülasyonu tahmin etmek için kullanıyor. Araştırmacılar, belirli bir örnekte kaç tane kara deliğin saklı olduğunu doğru bir şekilde belirleyerek, evrendeki toplam süper kütleli kara delik sayısı hakkında daha iyi tahminler yapabilirler.
Astrophysical Journal’da yayınlanan yeni çalışma, süper kütleli kara deliklerin yaklaşık %35’inin yoğun bir şekilde gizlendiğini, yani çevreleyen gaz ve toz bulutlarının düşük enerjili X-ışını ışığını bile engelleyecek kadar kalın olduğunu ortaya koydu. Karşılaştırılabilir araştırmalar daha önce süper kütleli kara deliklerin %15’inden daha azının bu şekilde gizlenmiş olduğunu bulmuştu. Bilim insanları galaksilerin nasıl büyüdüğüne dair modellere dayanarak gerçek oranın 50/50’ye yakın olması gerektiğini düşünüyor. Eğer gözlemler süper kütleli kara deliklerin yarısından önemli ölçüde daha azının gizlendiğini göstermeye devam ederse, bilim insanlarının bu nesneler ve galaksilerin şekillenmesinde oynadıkları rol hakkında sahip oldukları bazı temel fikirleri değiştirmeleri gerekecektir.
Gaz ve tozdan oluşan bir torusla çevrili süper kütleli bir kara delik, bu sanatçı konseptinde ışığın dört farklı dalga boyunda tasvir edilmiştir. Görünür ışık (sağ üstte) ve düşük enerjili X-ışınları (sol altta) torus tarafından engellenir; kızılötesi (sol üstte) saçılır ve yeniden yayılır; ve bazı yüksek enerjili X-ışınları (sağ altta) torusa nüfuz edebilir. Kredi: NASA/JPL-Caltech
Gizli Hazine: Karanlığı Aydınlatmak
Kara delikler doğaları gereği karanlık olmalarına rağmen – ışık bile onların çekiminden kaçamaz – aynı zamanda evrendeki en parlak nesnelerden bazıları olabilirler: Gaz süper kütleli bir kara deliğin yörüngesine girdiğinde, tıpkı bir kanalizasyonun etrafında dönen su gibi, aşırı kütleçekimi öylesine yoğun bir sürtünme ve ısı yaratır ki gaz yüz binlerce dereceye ulaşır ve öylesine parlak bir şekilde ışıldar ki çevresindeki galaksideki tüm yıldızları gölgede bırakabilir.
Parlak merkezi diski çevreleyen ve yenileyen gaz ve toz bulutları kabaca bir torus ya da çörek şeklini alabilir. Eğer çörek deliği Dünya’ya doğru bakıyorsa, içindeki parlak merkezi disk görülebilir; eğer çörek kenardan görülürse, disk gizlenir.
Bu sanatçı konseptinde süper kütleli bir kara deliği çevreleyen kalın bir gaz ve toz torusu gösteriliyor. Torus, kara deliğe düşen materyal tarafından üretilen ışığı gizleyebilir. NASA teleskopları tarafından yapılan gözlemler, bilim insanlarının bu gizli kara deliklerden daha fazlasını tanımlamasına yardımcı oldu. Kredi: NASA/JPL-Caltech
Modern Teleskoplarla Gizli Devleri Tanımlamak
Çoğu teleskop, yüzüstü duran süper kütleli kara delikleri kolaylıkla tespit edebilirken, kenarda duranları tespit edemiyor. Ancak yeni makalenin yazarlarının yararlandığı bir istisna var: Torus, merkezi kaynaktan gelen ışığı emer ve kızılötesi aralıkta (insan gözünün algılayabileceğinden biraz daha uzun dalga boylarında) daha düşük enerjili ışığı yeniden yayar. Esasen, çörekler kızılötesinde parlıyor.
Bu ışık dalga boyları, 1983 yılında 10 ay boyunca çalışan ve NASA’nın Güney Kaliforniya’daki Jet İtiş Gücü Laboratuvarı tarafından yönetilen NASA’nın Kızılötesi Astronomik Uydusu veya IRAS tarafından tespit edildi. Tüm gökyüzünü görüntüleyen bir araştırma teleskobu olan IRAS, süper kütleli kara delikleri çevreleyen bulutlardan gelen kızılötesi emisyonları görebildi. En önemlisi, kenardaki ve yüzdeki kara delikleri eşit derecede iyi tespit edebiliyordu.
Optik modülleri (sağda) odak düzlemindeki dedektörlerden (solda) ayıran 30 metrelik (10 metre) bir direğe sahip olan NuSTAR uzay aracının çizimi. Bu ayrım, X-ışınlarını tespit etmek için kullanılan yöntem için gereklidir. Kredi: NASA/JPL-Caltech
Daha Net Bir Resim İçin Gözlemlerin Birleştirilmesi
IRAS yüzlerce ilk hedef yakaladı. Bunlardan bazılarının yoğun bir şekilde gizlenmiş kara delikler değil, benzer bir kızılötesi parıltı yayan yüksek oranda yıldız oluşumuna sahip galaksiler olduğu ortaya çıktı. Bu nedenle yeni çalışmanın yazarları, bu galaksileri tanımlamak ve onları gizli kara deliklerden ayırmak için yer tabanlı, görünür ışık teleskoplarını kullandılar.
Araştırmacılar, kenarda bulunan ve yoğun bir şekilde gizlenmiş kara delikleri doğrulamak için, yine JPL tarafından yönetilen bir X-ışını gözlemevi olan NASA’nın NuSTAR (Nükleer Spektroskopik Teleskop Dizisi)’ına güvendiler. X-ışınları kara deliğin etrafındaki en sıcak materyalin bir kısmı tarafından yayılır. Daha düşük enerjili X-ışınları çevredeki gaz ve toz bulutları tarafından emilirken, NuSTAR tarafından gözlemlenen daha yüksek enerjili X-ışınları bulutlara nüfuz edebilir ve saçılabilir. Bu X-ışınlarını tespit etmek saatler süren gözlemler gerektirebilir, bu nedenle NuSTAR ile çalışan bilim insanlarının öncelikle nereye bakacaklarını söyleyecek IRAS gibi bir teleskoba ihtiyaçları vardır.
Pasadena, Kaliforniya’daki Caltech’te astrofizikçi olan çalışma lideri Peter Boorman, “IRAS ve NuSTAR’ın bu proje için ne kadar yararlı olduğu beni şaşırtıyor, özellikle de IRAS 40 yıldan fazla bir süre önce faaliyete geçmiş olmasına rağmen” dedi. “Bence bu, teleskop arşivlerinin eski değerini ve birden fazla aletin ve ışık dalga boyunun birlikte kullanılmasının faydasını gösteriyor.”
Kara Delik Büyümesini ve Etkisini Anlamak
Gizli kara deliklerin sayısının gizli olmayanlara kıyasla belirlenmesi, bilim insanlarının bu kara deliklerin nasıl bu kadar büyüdüğünü anlamalarına yardımcı olabilir. Eğer madde tüketerek büyüyorlarsa, o zaman önemli sayıda kara deliğin kalın bulutlarla çevrili ve potansiyel olarak gizlenmiş olması gerekir. Boorman ve meslektaşları, çalışmalarının bu hipotezi desteklediğini söylüyor.
Buna ek olarak, kara delikler içinde yaşadıkları galaksileri, çoğunlukla galaksilerin nasıl büyüdüğünü etkileyerek etkiler. Bunun nedeni, devasa gaz ve toz bulutlarıyla çevrili kara deliklerin sonsuz olmasa da büyük miktarda malzeme tüketebilmesidir. Eğer bir kara deliğe bir kerede çok fazla madde düşerse, kara delik fazlalıkları öksürmeye ve galaksiye geri püskürtmeye başlar. Bu da yıldızların oluştuğu galaksi içindeki gaz bulutlarını dağıtarak buradaki yıldız oluşum hızını yavaşlatabilir.
Birleşik Krallık’taki Southampton Üniversitesi’nde astrofizik profesörü ve yeni çalışmanın ortak yazarlarından Poshak Gandhi, “Eğer kara deliklerimiz olmasaydı, galaksiler çok daha büyük olurdu” dedi. “Yani Samanyolu galaksimizde süper kütleli bir kara delik olmasaydı, gökyüzünde çok daha fazla yıldız olabilirdi. Bu, kara deliklerin bir galaksinin evrimini nasıl etkileyebileceğinin sadece bir örneği.”
Kaynak: https://scitechdaily.com
İlk Kez Olağanüstü İkili Sistemde İkinci Süper Kütleli Kara Delik Gözlemlendi