Kuasarları ve kara delik aktivitelerini incelemek için yeni yöntemler
Gökbilimciler gökadamızın merkezinde Yay A * 'nın keşfedilmesinden bu yana, çoğu büyük gökadanın çekirdeğinde süper kütleli bir kara deliğe (SMBH) sahip olduğunu fark etmeye başladılar. Bu galaksilerin çekirdeği güçlü elektromanyetik radyasyon üretir ve SMBH üzerindeki gaz ve tozdan oluştuğu düşünülen "aktif galaktik çekirdekler" (AGN) olarak kabul edilir.
ULAS J1120 + 0641'in görüntüsü. Bu, güneşin kütlesinin 2 milyar katı olan çok uzak bir kuasar. Fotoğraf: ESO / M. Kornmesser
Gökbilimciler on yıllardır kara deliklerin boyutunu ve kütlesini belirlemek için AGN'lerden gelen ışığı inceliyorlar. Bu çok zordur çünkü bu ışık, spektral çizgilerini daha geniş yapan Doppler etkisinden etkilenir. Ancak Çinli ve Amerikalı araştırmacılar tarafından geliştirilen yeni bir model sayesinde, gökbilimciler bu geniş alanları (BLR'ler) inceleyebilir ve kara deliklerin kütlesi hakkında daha doğru tahminler yapabilirler.
Bu çalışma "aktif galaktik çekirdekteki geniş emisyon hatlarının kökenini oluşturdu", bu çalışma "gelgitlerdeki toz kütlelerini rahatsız etti" ve yakın zamanda Nature bilimsel dergisinde yayınlandı. Bu araştırma, Wyoming Üniversitesi ve Nanjing Üniversitesi'nden Çin Bilimler Akademisi Yüksek Enerji Fiziği Enstitüsü'nde (IHEP) araştırmacı olan Wang Jiamin tarafından gerçekleştirildi.
Aktif bir galaksi olan süper kütleli bir kara deliğin etrafındaki birikme diskinin kavramsal diyagramı. Fotoğraf: NASA / Dana Berry, SkyWorks Digital
Süper kütleli kara delikler (SMBH'ler), etraflarındaki gaz ve tozla ünlüdür. Kara deliğin yerçekimi, bu halkadaki gazı saniyede binlerce kilometre hıza çıkararak ısınmasına ve farklı dalga boylarında radyasyon yaymasına neden olur. Bu enerji sonunda çevredeki tüm galaksiyi işe yaramaz hale getirerek gökbilimcilerin SMBH'nin varlığını belirlemesine olanak sağladı.
Fizik ve Astronomi Bölümü'nden UW Profesörü Michael Brompton'un (Michael Brompton) UW basın bülteninde açıkladığı gibi: Bunun bir kara delik olduğunu düşünebilirsiniz, ancak Neden bu kadar parlak? Aslında kara delikler hala karanlık. Bu diskler, gama ışınları, x ışınları, ultraviyole ışınları, kızılötesi ışınlar ve radyo dalgaları dahil olmak üzere radyasyonun geçtiği kadar yüksek bir sıcaklığa ulaşır. Kara delik ve etrafındaki birikme gazı, kuasarlar oluşturan kara deliğin yakıtıdır.
Bu parlak alanları gözlemlemedeki sorun, içlerindeki gazın farklı yönlerde çok hızlı hareket etmesinden kaynaklanıyor. Gaz (bize göre) tayfın kırmızı ucuna doğru hareket ettiğinde, bize doğru hareket eden gaz mavi uca doğru hareket eder. Bu, yayılan ışığın spektrumunun daha çok bir spiral gibi olduğu ve doğru okumaların elde edilmesini zorlaştırdığı geniş bir çizgi alanına götüren şeydir.
Şu anda, aktif galaktik çekirdeklerdeki SMBH'lerin kalitesinin ölçümü "yankılanma haritalama teknolojisine" dayanmaktadır. Kısacası, bu, BLR'nin simetri çizgilerini tespit etmek ve aralarındaki zaman gecikmesini ölçmek için bir bilgisayar modeli kullanmayı içerir. Bu hatların, SMBH'nin yerçekimi kuvveti tarafından fotoiyonize edilmiş gazdan kaynaklandığına inanılmaktadır.
Burada gösterildiği gibi yoğun toz ve gaz, aktif galaksilerin merkezindeki kara deliklerden gelen daha az yüksek enerjili radyasyonu engelleyebilir. Ancak yüksek enerjili röntgenler kolaylıkla geçer. Telif hakkı: ESA / NASA / AVO / Paolo Padovani
Bununla birlikte, çok çeşitli emisyon hatları ve BLR'lerin farklı bileşenlerinin anlaşılmaması nedeniyle, bu yaklaşım% 200-300 belirsizliğe yol açmaktadır. Gökbilimciler, kara deliğin kütlesini belirlememize yardımcı olmak için spektrumun geniş hat bölgesi hakkında daha ayrıntılı sorular üzerinde çalışmak için çok çalışıyorlar. Bu geniş emisyon bölgelerinin nereden geldiğini veya bu gazın doğasını bilmiyorum.
Buna karşılık, Dr. Wang liderliğindeki ekip, bir SMBH'yi çevreleyen bir gaz halkasının dinamiklerini dikkate alan yeni bir bilgisayar modelini benimsedi. Bu halkanın ayrı ayrı madde kümelerinden oluşacağı ve bu maddenin kara delikten rahatsız olacağı ve bir miktar gazın (aka) akmasına neden olacağı düşünülmektedir. Üzerindeki büyüme) ve bazıları ondan atıldı.
BLR'deki emisyon hattının üç özelliğe sahip olduğu bulunmuştur: "asimetri", "şekil" ve "yer değiştirme". Farklı emisyon çizgilerini - simetri ve asimetriyi inceledikten sonra, bu üç özelliğin, simetri üzerindeki hareket açısının sonucu olduğuna inandıkları gaz kümelerinin parlaklığına büyük ölçüde bağlı olduğunu buldular. Öneri, bu "tozlu" kümelerin hareket ediyor olmasıdır. Çarpış, birleştirme ve hızı değiştir, belki bir kuasara gir.
Samanyolu'nun merkezindeki süper kütleli kara deliğin kavramsal görüntüsü, fotoğraf: NRAO / AUI / NSF
Yeni model, bir kara delikten gelen gelgitler nedeniyle kesintiye uğrayan malzeme yığınlarının BLR gazı kaynağını temsil edebileceğini öne sürüyor. Önceki modelle karşılaştırıldığında, Dr. Wang ve meslektaşları tarafından tasarlanan model, SMBH yakınındaki bileşenler arasında farklı temel süreçler ve bağlantılar kurar. Bunlara kara deliklerin beslenmesi, fotoiyonize gaz kaynağı ve toz torusu dahildir.
Bu çalışma AGN'yi çevreleyen tüm gizemleri çözmese de, spektral hatlarına dayalı olarak doğru SMBH kalite tahminlerini elde etmek için önemli bir adımdır. Bunlar aracılığıyla gökbilimciler, bu kara deliklerin büyük galaksilerin evrimindeki rolünü daha doğru bir şekilde belirleyebilirler.
Bu araştırma, her ikisi de Çin Bilimler Akademisi tarafından yönetilen Ulusal Bilim ve Teknoloji Araştırma ve Geliştirme Anahtar Projesi ve Frontier Bilimsel Araştırma Projesi tarafından desteklenmektedir.
