Süper kütleli kara delikler birleşiyor
Florida Üniversitesi, 9 Kasım 2018'de Eureka Science Inc.'den Michael Koss liderliğindeki bir araştırma ekibinin yakın kızılötesi ışık altında yakındaki galaksilerin çekirdeği üzerinde bir çalışmayı tamamladığını bildirdi. Bugüne kadarki en büyük anket. Araştırma ekibi, Hubble Uzay Teleskobunun devasa arşivinden alınan 20 yıldan fazla yüksek çözünürlüklü görüntüleri ve Hawaiideki W.M. Keck Gözlemevindeki görüntüleri kullandı. Kızılötesi ışık sayesinde galaksinin çekirdeğinin etrafındaki gaza ve toza bakabilirler. Özellikle, yakın mesafedeki bu süper kütleli kara deliklerin süper büyük kara delikler oluşturmak için birleştiği galaksileri arıyorlar. Hayal kırıklığına uğramadılar. Coase yaptığı açıklamada şunları söyledi:
Bu devasa kara deliklerle ilişkilendirilen birleşen galaksilerin çekirdeklerini (veya çekirdeklerini) bu kadar yakından görmek oldukça şaşırtıcı.
İncelenen galaksiler ile Dünya arasındaki ortalama mesafe 330 milyon ışıkyılıdır. Ancak soruşturma, Samanyolu'nda yaklaşık 4,5 milyar yıl sonra Samanyolu ve komşu Andromeda Gökadası'nın birleştiği sırada meydana gelebilecek bir olayın sonucunu sağladı. O zaman, bu bilim adamlarının dediği gibi: ilgili merkezi kara delikler birlikte paramparça oldu.
Bu grafik illüstrasyon serisi, Samanyolu ve komşu Andromeda Gökadası arasında öngörülen birleşmeyi göstermektedir.
Gainesville'deki Florida Üniversitesi'nden bir araştırma ekibi üyesi olan Laura Blecha şunları söyledi: Galaksi çarpışmalarının bilgisayar simülasyonları, kara deliklerin etkileşime girdiklerinde en hızlı büyüdüğünü söylüyor. Araştırmamızda bulduğumuz şey bu.
Aslında, birleşme sırasında kara deliklerin daha hızlı ve daha hızlı büyüdüğü gerçeği, bize galaksi karşılaşmalarının, bu gök cisimlerinin nasıl bu kadar büyüdüğünü anlamamız için çok önemli olduğunu söylüyor.
Ne kadar büyükler? Örneğin, Samanyolu galaksimizin merkezindeki süper kütleli kara delik, güneş kütlesinin 4 milyon katı olarak kabul edilir. Andromeda Gökadası (yerel gökada grubundaki en büyük gökadadır) Samanyolu'ndan daha büyüktür ve merkezi kara deliği de daha büyüktür. 100 milyon güneş kütlesini aştığı tahmin edilmektedir. Ev kümemizin dışında, uzak galaksilerdeki süper kütleli kara delikler daha büyük olabilir.
Bu görüntüler, çarpışan galaksinin kaotik çekirdeğindeki bir çift galaktik çekirdeğin birleşmesinin son aşamasını ortaya koyuyor. Soldaki görüntü Hubble'ın geniş açılı kamerası 3 tarafından çekildi ve birleşen galaksi NGC 6240'ı gösteriyor. Sağda, iki çekirdeğin yakından görünümü var. Bu çekirdeklerdeki devasa kara delikler hızla büyüyor çünkü galaksilerin birleşmesinin getirdiği gaz şöleninin tadını çıkarıyorlar. Kara deliklerin hızlı büyümesi, birleşmenin son 10 ila 20 milyon yılında gerçekleşti.
Galaksi birleşmeleri, evrenimizdeki yaygın olaylar gibi görünüyor ve bunlar, erken evrende şimdi olduğundan daha yaygındır. Yakında olmayacaklar. Bu gökbilimciler şunları söyledi: Galaksilerin birleşmesi, 1 milyar yıldan fazla süren yavaş bir süreçtir, çünkü iki galaksi evrensel çekim eylemi altında birleşir.
NGC 6240'ın Hubble anlık görüntüsü, birbiriyle çarpışan diğer dört galaksinin görüntülerinin yanı sıra parlak çekirdekte birleşen çekirdeklerin yakın çekimlerini gösteriyor. Her bir galaksi çiftinin soldaki görüntüsü, tümü panoramik gözlem teleskopu ve hızlı tepki sistemi (Pan-STARRS) tarafından alınan birleştirilmiş galaksileri göstermektedir. Sağdaki parlak çekirdeği gösteren görüntü, Hawaii'deki W.M. Keck Gözlemevi tarafından kızılötesine yakın ışıkta çekildi. Hubble ile Keck Gözlemevi'nin kızılötesi fotoğrafındaki çekirdek arasındaki mesafe sadece 3.000 ışıkyılı ... Evren açısından bakıldığında bu yakın bir kucaklaşmadır. Bir çift kara delik varsa, önümüzdeki 10 milyon yıl içinde birleşerek daha büyük kütleli bir kara delik oluşturmaları muhtemeldir.
Gökbilimciler sahneyi şöyle anlatıyor:
Fırlatılan malzeme genellikle birleştirilmiş galaksilerin merkezlerinin etrafında kalın bir perde oluşturarak onları görünür ışıktan alıkoyar. Birleştirilmiş galaksinin çekirdeğindeki kara deliğin üzerine de bazı maddeler düşer. Kara delikler, kozmik besinlerle dolarken hızla büyürler, dağınık lokantalardır ve gelen gazın yanmasına neden olurlar. Bu hızlı büyüme, son 10 ila 20 milyon yıllık galaksi çarpışması sırasında meydana geldi. Hubble ve Keck Gözlemevi görüntüleri, genişleyen kara delikler arasındaki mesafenin kozmik anlamda yakın bir mesafe olan yalnızca 3.000 ışıkyılı olduğu bu son aşamanın yakın plan görüntüsünü yakaladı.
Bir galaksinin çekirdeğini bu kadar yakın bir mesafede bulmak kolay değildir. Çarpışan galaksilere ilişkin önceki gözlemlerin çoğu, kara deliklerin, kara delikler arasındaki mesafenin daha büyük olduğu daha erken bir aşamada birleştiğini bulmuştur. Birleşme sürecinin sonraki aşamaları belirsizdir, çünkü etkileşim halindeki galaksiler yoğun toz ve gazla çevrilidir ve bulutların arasından görmek ve birleşen iki çekirdeğin yerini belirlemek için kızılötesi ışık altında yüksek çözünürlüklü gözlemler gerekir.
Ekip ilk olarak, görsel olarak bulanık ve aktif kara delikleri bulmak için NASA'nın Yüksek Enerjili Uzay Gözlemevi'ndeki Neal Gales Swift Teleskopu üzerindeki Patlama Uyarı Teleskobu'ndan (BAT) 10 yıllık X-ışını verilerini taradı.
Kara deliğin üzerine düşen gaz X ışınları yayar ve X ışınlarının parlaklığı kara deliğin ne kadar hızlı büyüdüğünü size söyleyebilir. Gizli birleşmeler bulabilir miyiz bilmiyorum, ancak bilgisayar simülasyonlarına dayanarak bunların galakside gizleneceğinden şüpheleniyoruz. Bu nedenle, birleşmiş kara deliği keşfetmeyi umarak tozu mümkün olan en net görüntü ile incelemeye çalıştık.
Araştırmacılar Hubble arşivlerini taradılar ve X-ışını verilerinde buldukları birleştirilmiş galaksileri buldular. Daha sonra, Hubble Arşivlerinde bulunmayan daha büyük bir X ışını üreten kara delik örneğini gözlemlemek için Keck Gözlemevi'nin yakın kızılötesi teleskopunu kullandılar.
Coase şunları söyledi: Geçmişte, insanlar bu yakından etkileşimli kara delikleri bulmak için araştırmalar yaptılar, ancak bu araştırmayı gerçekten mümkün kılan şey, toz kozalarına nüfuz edebilen X ışınlarıdır. Hala evrende daha uzağa bakıyoruz, böylece daha büyük bir uzay hacmini inceleyebilir ve bize daha parlak, hızlı büyüyen kara delikleri keşfetme şansı verebiliriz.
330 milyon ışıkyılı gözlem mesafesi içinde birçok galaksi, boyut olarak Samanyolu ve Andromeda galaksilerine benzer. Araştırma ekibi, 38 farklı Hubble Gözlem Programında keşfedilen Keck Gözlemevi'nden 96 galaksiyi ve Hubble Arşivlerindeki 385 galaksiyi analiz etti. Bu örnek galaksiler, gökbilimcilerin tüm gökyüzü araştırmalarında bulabileceklerini temsil ediyor.
Coasenin ekibi, sonuçlarını doğrulamak için, incelenen galaksileri Hubble arşivindeki aktif kara delikleri olmayan 176 diğer galaksiyle karşılaştırdı. Bu karşılaştırma, tozla etkileşen galaksilerin sayımında araştırmacılar tarafından keşfedilen parlak çekirdeklerin gerçekten de hızla büyüyen bir kara delik çiftinin bir işareti olduğunu doğruluyor.
Bu sistemlerdeki iki süper kütleli kara delik, milyonlarca yıl sonra nihayet birleştiğinde, karşılaşmaları güçlü yerçekimi dalgaları üretecektir. Lazer İnterferometre Yerçekimsel Dalga Gözlemevi (LIGO), iki yıldız kütleli kara deliğin çarpışmasıyla oluşan yerçekimi dalgalarını tespit etti. Planlanan NASA / ESA Lazer İnterferometrik Uzay Anteni (LISA) gibi gözlemevleri, LIGO tarafından tespit edilen kütlenin milyonlarca katı bir kütleye sahip süper kütleli kara delik birleşmelerinden düşük frekanslı yerçekimi dalgalarını tespit edebilecek.
NASAnın planladığı James Webb Uzay Teleskobu ve yeni nesil yer tabanlı teleskoplar gibi gelecekteki kızılötesi teleskoplar, yakın menzilli kara delik çiftlerinin kütlesini, büyüme oranını ve dinamiklerini ölçerek tozlu galaksi çarpışmalarını daha iyi tespit edecek. Webb teleskopu ayrıca orta kızılötesi ışıkta galaksiler arasında daha fazla etkileşim keşfedebilir.Bu etkileşimler kalın gaz ve tozla çevrelenmiştir ve yakın kızılötesi ışık bile bunlara nüfuz edemez.
Kısaca: Gökbilimciler, uzak galaksilerin merkezlerindeki toz ve gaz bulutlarını gözlemlemek için yakın kızılötesi ışınlar kullanırlar ve dev kara delikler oluşturan süper kütleli kara delikleri gözlemlerler.
