Eksik: 10 Milyar Güneş Kütlesine Sahip Bir Kara Delik

Gökbilimciler, var olduğu düşünülen en büyük, en kötü kara deliklerden birini bulmak için kozmik kayıp-bulunmuş şeyleri arıyorlar. Şimdiye kadar bulamadılar.

Geçtiğimiz birkaç on yılda, galaksi denilen her parlak ışık şehrinin merkezinde, aç bir Beelzebub gibi bir şeyin gizlendiği, tam anlamıyla bir yasa olmasa da, astronomik bilginin bir parçası haline geldi. milyonlarca, hatta milyarlarca güneş kayboldu. Galaksi ne kadar büyükse, merkezindeki kara delik o kadar büyüktür.

Bu yüzden, on yıl önce Uzay Teleskobu Bilim Enstitüsü’nden Marc Postman’ın, gökadaların kümelerini araştırmak için Hubble Uzay Teleskobu’nu kullanarak, merkezinde bir kara delik belirtisi olmayan bir süper-dev gökada bulması bir sürprizdi. Normalde, gökadanın çekirdeğinin merkezinde fazladan bir ışık kırıntısı, yani orada dev bir kara deliğin yerçekimi tarafından toplanan yıldızların ürettiği bir tür parlak pelerin olurdu.

Aksine, yıldız ışığında hafif bir tümsek olması gereken galaksinin geniş çekirdeğinin tam merkezinde hafif bir düşüş oldu. Dahası, yaklaşık 20.000 ışıkyılı genişliğinde bir yıldız bulutu olan tüm çekirdek, galaksinin tam ortasında bile değildi.

“Aman Tanrım, bu gerçekten sıra dışı,” Tucson, Ariz’deki Ulusal Optik Astronomi Gözlemevi’nde galaktik çekirdekler konusunda bir uzman ve makalenin yazarı Tod Lauer, Dr. Postman’ın onu gösterdiğini söylediğini hatırladı. bulgu.

Bu 2012 yılındaydı. O zamandan beri, iki araştırmacı ve meslektaşları, kayıp kara delikten X-ışınları veya radyo dalgaları aramak için galaksiyi aradılar.

Gökada, Abell 2261 olarak bilinen bir kümedeki en parlak gökada. Buradan yaklaşık 2,7 milyar ışıkyılı uzaklıkta, kuzey gökyüzündeki Herkül takımyıldızında, önemli yıldız Vega’dan çok da uzak değil. Standart genel kuralı kullanarak, 2261 galaksisinin merkezinde eksik olan kara delik, astronomlar tarafından bilinen bu canavarların en güçlüsü ile karşılaştırılabilecek 10 milyar güneş kütlesi veya daha fazla olmalıdır. Samanyolu galaksisinin merkezindeki kara delik yalnızca yaklaşık dört milyon güneş kütlesidir.

Öyleyse doğa 10 milyar güneşin eşdeğerini nerede sakladı?

Bir olasılık, kara deliğin orada olması, ancak geçici olarak yiyecek bir şey kalmaması nedeniyle sessiz kalmasıdır. Ancak Dr. Lauer ve meslektaşları, bir başka kışkırtıcı olasılığın, kara deliğin galaksiden tamamen fırlatılmış olması olduğunu söylüyor.

“Her şeftalide bir çukur”

İkincisini kanıtlamak, gökbilimcilerin kuramlaştırdığı ancak hiç görmedikleri galaksilerin ve kozmosun evrimindeki en şiddetli ve dinamik süreçlerin bazılarına dair fikir verebilir – devasa güçlerin ve dönen dünyaların dansı, yıldızları ve gezegenleri boşlukta savurabilir. .

Dr. Postman bir e-postada, “Bu ilginç bir gizem ve biz vakanın üzerindeyiz,” dedi. Yaklaşan James Webb Uzay Teleskobu’nun, tabiri caizse, davaya ışık tutabilme özelliğine sahip olacağını da sözlerine ekledi.

“Bir galaksiden süper kütleli bir kara deliği çıkardığınızda ne olur?” Dr. Lauer sordu.

Dr. Lauer, kendilerini Nukers olarak adlandıran gayri resmi bir grubun parçası. Üyeleri “bir grup gibi” akıcı olan grup, ilk olarak Hubble Uzay Teleskobu’nun ilk günlerinde Santa Cruz’daki California Üniversitesi’nden Sandra Faber’in altında bir araya geldi. Son kırk yıldır, uzak galaksilerin samimi kalplerine bakmak için Hubble’ın keskin gözünü ve diğer yeni tesisleri kullanarak galaktik çekirdeklerin doğasını aydınlatmaya çalıştılar.

Galaksinin literatürdeki resmi ismine atıfta bulunarak, “A2261-BCG’nin hikayesi,” galaksi evriminin son noktasında, evrendeki en büyük galaksilerde, dev eliptik galaksilerde olan şeydir. “

Galaksinin merkezine yakın bir yerde tespit edilen radyo emisyonları, süper kütleli kara delik faaliyetinin burada 50 milyon yıl önce gerçekleştiğini öne sürdü. Kredi. . . NASA / CXC, NASA / STScI, NAOJ / Subaru, NSF / NRAO / VLA

Kara delikler, kütleçekimsel kavramalarından ışık bile kaçamayacak kadar yoğun nesnelerdir. Tanım gereği görünmezler, ancak kavrayan malzemenin neden olduğu gürültü – X ışınları ve radyo çığlıkları – evrenin her yerinde görülebilir. 1960’larda galaksi merkezlerinde kuasarların keşfi, ilk olarak gökbilimcileri bu tür havai fişeklerden süper kütleli kara deliklerin sorumlu olduğunu düşünmeye yöneltti.

Yüzyılın başında gökbilimciler, her galaksinin koynunda güneşten milyonlarca ila milyarlarca kat daha büyük olan süper kütleli bir kara delik barındırdığı sonucuna vardılar. Nereden geldikleri – yıldızların çöküşünden oluşan daha küçük kara deliklerden mi büyüdüler, ya da evrenin erken dönemlerinde başka bir süreçle oluşmuş mu – kimse emin değil. Dr. Lauer, “Her şeftalide bir çukur vardır” dedi.

Peki bu varlıklar çevrelerini nasıl etkiliyor?

1980’de üç gökbilimci, Mitchell Begelman, Martin Rees ve Roger Blandford, bu kara deliklerin yaşadıkları galaksilerin evrimini nasıl değiştireceğini yazdı. İki galaksi çarpıştığında ve birleştiğinde – özellikle daha önceki evrende sık görülen bir olay – merkezdeki kara delikler, birbirini çevreleyen iki kara delik, ikili bir sistemle karşılaşacak ve oluşturacaktı.

Dr. Begelman ve meslektaşları, etrafta sallanan bu iki büyük kara deliğin, içinde bulundukları yıldız deniziyle etkileşime gireceğini savundu. Arada bir, bu yıldızlardan biri ikili ile yakın bir karşılaşma yaşayacak ve yerçekimi kuvvetleri yıldızı merkezden dışarı itin, kara delikleri daha da sıkı bir şekilde bağlı bırakın.

Zamanla, giderek daha fazla yıldız merkezden uzaklaşacaktı. Yavaş yavaş, bir zamanlar merkezde yoğunlaşan yıldız ışığı, karadelik ikilisinin çiftleşme dansını yaptığı merkezde küçük bir bükülme ile daha geniş, dağınık bir çekirdeğe yayılacaktı. Sürece “ovma” denir. ”

Dr. Lauer, üç gökbilimci için “Oyunun çok ilerisindeydiler,” dedi.

Düğümlü bir sorun

Gözden geçirilmiş bir çekirdek, Dr. Lauer ve Dr. Postman’ın Abell 2261 ile karşılaştıklarını düşündükleri türden bir durumdu. Ancak çekirdeğin merkezinde bir tepe yerine, süper kütleli kara delik ve görevlisi gibi bir çukur vardı. yıldızlar basitçe alınmıştı.

Bu, Dr. Begelman ve meslektaşları tarafından tasarlanan senaryonun sonuna kadar oynamış olma ihtimalini daha da dramatik hale getirdi: İki kara delik, hiçlikten devasa bir ağız dolusu içinde birleşmişti. Birleşmeye, yerçekimsel dalgaların, 1916’da Einstein tarafından var olacağı tahmin edilen ve nihayet bir yüzyıl sonra, 2016’da LIGO enstrümanları tarafından görülen uzay-zaman dalgalarının dehşet verici bir patlaması eşlik edecekti.

Bu patlama orantısız olsaydı, sonuçta ortaya çıkan süper kütleli kara deliği galaksinin içinden, hatta gökbilimcilerin hiç gözlemlemediği bir şeyden dışarıya gönderebilirdi. Bu yüzden hatalı kara deliği bulmak son derece önemliydi.

A2261-BCG’nin daha fazla incelenmesi, dağınık çekirdek içinde dört küçük ışık düğümünü ortaya çıkardı. Bunlardan biri kara deliği barındırıyor olabilir mi?

West Virginia Üniversitesi’nden Sarah Burke-Spolaor liderliğindeki bir ekip, New Mexico, Socorro’daki Hubble ve Very Large Array radyo teleskopuyla gökyüzüne çıktı. Hubble tarafından yapılan spektroskopik ölçümler, düğümlerdeki yıldızların ne kadar hızlı sallandığını ve dolayısıyla hepsini bir arada tutmak için büyük bir nesnenin – bir kara delik – gerekip gerekmediğini söyleyebilirdi.

Düğümlerden ikisinin muhtemelen büyük galaksi tarafından yamyamlaştırılan küçük iç hareketlere sahip küçük galaksiler olduğu sonucuna vardılar. Üçüncü düğümün ölçümleri o kadar büyük hata çubuklarına sahipti ki, kara deliğin konumu olarak henüz girilip çıkarılamadı.

Dr. Burke-Spoloar, çekirdeğin alt kenarına yakın dördüncü, çok yoğun düğüm Hubble için bile çok zayıftı. Bir e-postada, “Bu düğümü gözlemlemek, Hubble Uzay Teleskobu ile gözlem yapmak için çok fazla zaman (yüzlerce saat) gerektirecekti,” dedi ve bu nedenle, kara delik saklanma noktası için de aday olmaya devam ediyor.

Dr. Burke-Spolaor, galaksi çekirdeği de radyo dalgaları yayıyor, ancak aramaya yardımcı olmadıklarını söyledi.

“Başlangıçta radyo emisyonunun, doğrudan kara deliğin konumuna geri dönen aktif bir jet gösteren bir tür gerçek dumanlı silah olmasını umuyorduk” dedi. Ancak radyo kalıntısı, spektral özelliklerine göre en az 50 milyon yaşındaydı, bu da büyük kara deliğin jet kapandığından beri başka bir yere gitmek için bolca zamana sahip olacağı anlamına geliyordu.

Sonraki durak, NASA’nın yörüngesinde dönen Chandra X-ray Gözlemevi idi. Orijinal keşif ekibinde yer almayan bir başka kıdemli Nuker olan Michigan Üniversitesi’nden Kayhan Gültekin, teleskopu küme çekirdeğine ve bu şüpheli düğümlere nişan aldı. Nafile. Dr.Gultekin, varsayılan kara deliğin potansiyel oranının milyonda biri oranında besleniyor olması gerektiğini söyledi.

Bir e-postada, “Merkezdeki herhangi bir kara delik çok zayıftır veya orada değildir” diye yazdı. Aynı şey ikili kara delik sistemi için de geçerli, dedi; gizli kalmak için çok az gaz tüketmesi gerekir.

Bu arada, İngiltere’deki Surrey Üniversitesi’nden Dr.Postman’ın ekibinin bir parçası olmayan Imran Nasim, iki süper kütleli kara deliğin birleşmesinin galaksiyi gökbilimcilerin bulduklarına nasıl dönüştürebileceğine dair ayrıntılı bir analiz yayınladı. .

Dr. Nasim bir e-postada “Basitçe, yerçekimi dalgası geri tepmesi süper kütleli kara deliği galaksinin dışına” fırlatır “,” dedi. Süper kütleli çapasını kaybetmiş olan kara delik ikilisinin etrafındaki yıldız bulutu yayılır ve daha da yayılır. Bu bölgedeki yıldızların yoğunluğu – tüm dev galaksinin en yoğun kısmı – Samanyolu’nun kendi mahallemizdeki yıldız yoğunluğunun yalnızca onda biri kadardır, bu da bizimkiyle karşılaştırıldığında anemik görünen bir gece gökyüzüne neden olur.

Tüm bunlar, gökbilimcilerin Hubble’ın uzun zamandır beklenen halefi olan James Webb Uzay Teleskobu’nun fırlatılmasını hevesle beklemelerinin bir başka nedenidir ve şu anda Ekim ayı sonu için planlanmaktadır. Bu teleskop, dört düğümü de aynı anda inceleyebilecek ve bunlardan herhangi birinin gizlenmiş, süper kütleli bir kara delik olup olmadığını belirleyebilecek.

Dr. Lauer, “Burada bizim büyük karmaşıklığımızı görüyorsunuz,” dedi. “Hey! Belki düğümlerdedir! – Belki de değildir! Her şeyi daha iyi arayın! “