Bu kuasar, evrende bir göz açıp kapayıncaya kadar kayboldu
Süper kütleli kara deliklerin sürüklediği kuasarlar beklenmedik bir şekilde ortadan kayboldu ve bilim adamları sebebini aramaya başladılar. Stephanie LaMassa (Stephanie LaMassa) bilgisayardaki iki resmi gördü ve aniden iki resmin farklı görünmesine rağmen aynı nesneyi tanımladıklarını fark etti. İlk resim 2000 yılında Sloan Dijital Gökyüzü Araştırması tarafından çekildi. Resimdeki nesneler tipik kuasarlara çok benziyor: Samanyolu'nun merkezindeki süper kütleli bir kara delikten güç alan son derece parlak ve uzak gök cisimleri. Mavi ve geniş ışık zirvelerine sahip. Ancak 2010'da ölçülen ikinci görüntüde, parlaklığı orijinal parlaklığının yalnızca onda biri kadardı ve aynı tepe görünmedi.
Boko Park-Science Popularization: Kuasar ortadan kaybolmuş gibi görünüyor ve geriye sadece başka bir galaksi kalıyor .. Kuasar ortadan kaybolup galaksiye dönüşmesine rağmen, bu süreç 10.000 yıl veya daha fazla sürüyor. Ancak, bu tür yıldızlar 10 yıldan daha kısa bir süre içinde yok olacak gibi görünüyor - bu, evrenden bir göz kırpmasıdır. Uzay Teleskobu Bilim Enstitüsü'nde çalışan bir gökbilimci olan Ramasa'nın kafası karıştı. 2014'ten önce, diğerleri gibi, kuasarların nispeten durgun olacağını tahmin ediyordu. O zaman bir insanın hayatında meydana gelen harika değişiklikleri göreceksiniz. Kuasarların sönük örnekleri bulunmasına rağmen, gökbilimciler Ramasa'da bulunanlar gibi köklü değişikliklerin yaygınlaşıp yaygınlaşmadığını bilmek istiyorlar. Orijinalliğini doğrulamak basit bir iş değildir. Araştırma derinleştiğinde, daha önce gözlemlenen nesnelere geri dönmeyecektir.
Süper kütleli kara deliğe dönen termal birikim diski trilyonlarca kilometre uzanır, neden aniden durur? Resim: Quanta Magazine için Jessica Rossier
Gökbilimciler arşivlenmiş verileri araştırdılar ve sürekli değişen 50 ila 100 kuasar buldular. Bu kuasarlardan bazıları, Ramasa'nın keşfinden çok daha sönüktür, bazıları bir veya iki ay içinde değişmiştir ve bazıları ortadan kaybolduktan sonra yeniden ortaya çıkar. Illinois Üniversitesi (Illinois Üniversitesi) astronomu Eric Morganson (Eric Morganson) şunları söyledi: Açıkçası, bu nesneleri daha önce bulamamamızın nedeni onları aramamış olmamızdır. Ama bu kadar büyük bir gök cismi, güneş sistemindeki milyonlarca güneş kütlesinden oluşan bir kara deliğe dönüşen gaz ve toz girdabının yarattığı süper parlak deniz feneri nasıl bu kadar çabuk yok olabilir?
İlk başta, gökbilimciler bunların kuasar olduğuna inanmayı reddettiler ve bunların süpernova olduklarına ve kuasar olarak gizlenmiş parıldayan yıldızlar olduklarına ya da bu toz bulutsularının görüşü geçici olarak engellediğine inanıyorlardı. Bununla birlikte, bu fikirler gökbilimcilerin gözlemlerini karşılamada büyük ölçüde başarısız olmuştur. Geçtiğimiz yıl, gökbilimciler bu sistemleri daha yakından gözlemlediler ve birikme diskinin (kara deliği çevreleyen sıcak madde girdabı) bu nesnelere parlak ve karanlık olabilecek göz kamaştırıcı bir parlaklık verdiğini gösteren bazı ayrıntılar buldular.
1. Kara delik ikili gövde
Son dört yıldır, gökbilimciler sürekli değişen kuasarları anlamak için en basit teoriyi kullanmaya çalışıyorlar. Birincisi, bu, toplama diskinde tam değişiklik gerektirmeyen sahneleri bulmak anlamına gelir. Nedenini anlamak için sistemin boyutunu dikkate almak faydalı olacaktır. Güneş sisteminin üzerine kuasarlar yerleştirilebilirse, süper kütleli kara delikler güneşi yutacak ve birikme diski on binlerce kez uzayacaktır. Kuasarın yok olması için, tüm bu maddenin içe doğru dönmesi ve kara deliğin içine düşmesi gerekir. Hesaplamalar ve hatta gözlemler, bu sürecin on binlerce ila yüz binlerce yıl sürdüğünü gösteriyor. Harvard-Smithsonian Astrofizik Merkezi'nde bir astrofizikçi olan Paul Green şunları söyledi: Toplama diskleri gördüğümüz kadar çabuk yok olamaz. Eğer durum buysa, fizik gerçekten anlamsızdır.
Bu yüzden gökbilimciler diğer olasılıkları değerlendirdiler.Ramasa bu şaşırtıcı fenomeni 2014 yılında ilk keşfettiğinde, bu parlak kuasarın büyük bir toz bulutu tarafından engellendiğini tahmin etti. Ancak o ve meslektaşları bu senaryoyu canlandırmaya çalıştığında, yalnızca aşırı karmaşık bulutlu bir ortam bu gözlemi yeniden oluşturabilirdi. Ek olarak, herhangi bir değişiklik birkaç yıldan daha uzun sürecektir. Diğerleri bu nesnelerin hiç kuasar olmayabileceğini düşünüyor. 2015 yılında, Almanya'daki Max Planck Dünya Dışı Fizik Enstitüsü'nden Andrea Merloni şunları önerdi: Belki de La Massa tarafından gözlemlenen gök cismi, uzaklığı nedeniyle aslında bir yıldızdır. Kara delik çok yakın ve kara delik tarafından parçalandı, parlak bir parlama oluştu. Ayrıca sözde kuasarların aslında güçlü süpernova olduklarına inanılıyor.
Stephanie LaMassa (Stephanie LaMassa) bir gökbilimci ve şu anda Uzay Teleskobu Bilim Enstitüsü'nde çalışıyor. O zamandan beri, gökbilimciler bu tür düzinelerce nesne keşfettiler. Resim: Joe DePasquale
Tahmin edilen bu iki nesne, kuasarlara çok benzer ve her ikisi de ev sahibi galaksilerden daha parlaktır ve hatta benzer dalga boylarında ışık yayabilir. Bununla birlikte, bu nesnelerin ışığı, değişen kuasarların ardındaki zaman ölçeğine uyması için aylar ya da yıllar boyunca kademeli olarak azalacaktır. Ancak sorun, ışığın da özel bir özellikle zayıflayacak olmasıdır ki bu, gökbilimcilerin anlamadığı bir şeydir. Bu nedenle araştırmacılar son zamanlarda kuasarlar üzerinde çalışmaya başladılar ve nesnenin kendi dönen diskini araştıran bazı yeni çalışmalara yardımcı oldular. 2017'de Çin Bilim ve Teknoloji Üniversitesi'nden gökbilimci Sheng Zhenfeng ve meslektaşları, görünür ve kızılötesi ışık altında çok sayıda değişen kuasar gözlemledi.
Bu dalga boyları, araştırma ekibinin yalnızca her bir kuasarın birikme diskini değil, aynı zamanda yığılma diskini çevreleyen halka şeklindeki toz bulutu halkasını da görmesini sağladı. Toplama diski, kızılötesi ışık olarak soğurulduğu ve yeniden yayıldığı koyu renkli simide görünür ışık yayar. Bu nedenle, toplama diskinde meydana gelen herhangi bir değişiklik simit içinde yankılanacaktır. Diğer çalışmalar gibi, Sheng ve meslektaşları da bu fenomeni gördü ve bunun, toplama diskinden akan malzeme miktarındaki değişikliklerin bir işareti olduğu sonucuna vardılar. Bu geniş kapsamlı değişimin nasıl gerçekleştiği hala oldukça tartışmalı, ancak son zamanlarda birçok hipotez ortaya çıktı.
2. Açık büfe yiyin ve şeklini değiştirin
Kaybolması için tamamen temizlenmesi gerekmeyen bir kuasar olabilir. Bunu anlamak, biriktirme diskini ayrı parçalara ayırmaktır: parlak iç alan loş dış alanı aydınlatır. Kara delik iç bölgeyi yutarsa (bu işlem birkaç ay içinde gerçekleşebilir) iç disk kaybolur, parlak deniz feneri yoksa dış disk kararır, tıpkı güneşin ölümü ayın ışığını kaybetmesine neden olur. Bunları açık büfedeki bir insanla karşılaştırdığımızda, önünde sonsuz miktarda yiyecek varsa, olabildiğince hızlı yiyecekler ve daha sonra görece sabit kalırlar. Ancak, yiyecek hala oradayken, sadece dinlendiklerini gördüler. Belki de yığılma diski şeklini değiştirdi, bu kulağa çılgınca geliyor, ancak bu yıl iki farklı kuasar üzerinde yapılan çalışma bu teori için kanıt buldu.
Ultraviyole ışınları ve mavi önce kaybolur, sonra yeşil ve son olarak kırmızıdır. Bu dizi en yüksek enerjiye sahip renkten en düşük enerjiye sahip renge doğru akar. Bu nedenle, dahili diskten harici diske dalgalanan değişikliklere benzer. Amerikan Doğa Tarihi Müzesi'nde astrofizikçi olan Barry McKernan şunları söyledi: Bir şey toplama diskinin içten dışa doğru yavaş yavaş kararmasına neden oluyor. Renk tamamen kaybolmadığı için araştırmacılar, dahili birikim diskinin kara delik tarafından tamamen yutulduğundan şüphelenmediler. Bunun yerine, süper kütleli kara delikten soğuk bir cephenin endişe verici bir hızla dışarı fırladığına inanıyorlardı. Bu hız önemlidir çünkü diskin yapısı hakkında ipuçları ortaya çıkarabilir.
Değişen görünümü olan bir kuasar, sadece birkaç yıl içinde parlaktan sönük hale dönüşür. Fotoğraf: Michael S. Helfenbein / Yale Üniversitesi
Disk yapışkan ve çalkantılıysa, içinden bilgi göndermek oldukça kolaydır. Bu nedenle, soğuk cephe geçtiğinde, disk yapışkan olmalıdır ve toplama diski bir DVD yerine bir halka şeklinde genişler - sonunda ince bir diske dönüşür. Ancak başka bir hipotez tam tersidir: birikme diski genişlemeden önce incelmeye başlar. Süper kütleli kara deliklerin düşük kütleli avatarları hareketsiz hale geldiğinde, kara deliğe büyük miktarda madde kattıklarında, yığılma diskleri çok ince ve parlayacak. Ancak birikme oranı düştüğünde, disk yarı küresel bir yapıya genişler ve ışık yayılmasını zorlaştırır.
Japonya'daki Tohoku Üniversitesi'nden Bowen Noda ve Birleşik Krallık'taki Durham Üniversitesi'nden Chris, bu genişlemenin kuasarlarda değişikliklere yol açıp açmayacağını bilmek istedi. Bu yıl yıldız kara deliklerinin etrafındaki yığılma diski modeli süper kütleli kara deliklere uygulandı. Araştırmacılar, bu değişikliğin kuasarların birikme diskinde meydana gelebileceğini ve hızın çok hızlı olduğunu (on yıllar kadar hızlı olmasa da) buldular. Gökbilimciler, bu süper kütleli kara deliğin açlıktan öldüğünü, diskin kendisinin deforme olup olmadığını (genişlemiş veya çökmüş) veya tamamen farklı bir mekanizma nedeniyle mi olduğunu söyleyemezler. Toplama diskindeki gazın büyük yarıçaplı bir yörüngeden kara deliğin yakınındaki yörüngeye nasıl aktığı ve nihayetinde kara deliğe nasıl düştüğü belirsizdir. Yale Üniversitesi astrofizikçisi Meg Earley şunları söyledi: Manyetik alan gibi diğer faktörler, gökbilimcilerin henüz anlamadıkları durumlarda önemli bir rol oynayabilirken, bu bizim hayal gücümüzün bir başarısızlığıdır.
3. "Cinayet-İntihar Anlaşması"
Ayrıntılar henüz net olmasa da, bir kara deliğe gaz ve tozun nasıl aktığını daha iyi anlamak sadece merakımızı gidermekle kalmayacak, galaksilerin nasıl evrimleştiğini açıklamaya da yardımcı olacaktır. Yaklaşık 20 yıl önce gökbilimciler, süper kütleli bir kara deliğin kütlesinin tüm galaksinin kütlesi ile yakından ilişkili olduğunu keşfettiler. Aslında, kara delik galaksinin büyümesini kısaltarak onu simülasyonun tahmin ettiğinden 10 ila 100 kat daha küçük hale getirdi. McGill Üniversitesi'nden astrofizikçi John Ruan şunları söyledi: Tüm galaksiyle karşılaştırıldığında, bir kara deliğin kütleçekimsel çemberi çok küçük, o halde ikisi arasında neden bu kadar yakın bir bağlantı var? İkisinin birbiriyle ilişkili olduğu ilk keşfedildiğinde, sorunun cevabı hala bir gizemdi, ancak gökbilimciler şimdi kuasarların ev sahibi galaksilere ciddi zarar verebileceğinden ve etkilerinin derin olduğundan şüpheleniyorlar.
Kuasarın kuvvetli rüzgarı galaksiden toz ve gazı üfler ve aşırı parlaklığı, kalan gazı yeni yıldızların oluşturamayacağı yüksek bir sıcaklığa kadar ısıtır. Drexel Üniversitesi'nden fizikçi Gordon Richards'a göre, aslında hem kendisini hem de ev sahibi galaksinin yaşamasını engelleyen bir "cinayet-intihar anlaşması" içinde. Gökbilimciler uzaktaki bir kuasar ve galaksisini aynı anda gözlemleyemedikleri için ayrıntılarını belirlemek zordur. Bununla birlikte, gökbilimciler kozmik deneyler yapabilirlerse, kuasarları inceleyecek ve onları karartmak için düğmeyi kapatacaklar. Kuasarların görünümünü değiştirmeye yönelik deneyler, kuasarların derin etkilerini daha iyi anlamak için benzeri görülmemiş bir fırsat sunar.
Ancak ikisi arasındaki ilişkiyi gerçekten anlamak için gökbilimciler, sürekli değişen kuasarların daha büyük bir örneğine de ihtiyaç duyuyor. Bunları bulmak için, herhangi bir değişikliği bulmak için aynı kuasarlara ve galaksilere tekrar tekrar dönmek gerekir. Kaliforniya'daki Zwicky Transient 2017'den beri gökyüzünün haritasını çıkarmaya başladı ve yılda yaklaşık 300 kez aynı nesneye geri dönüyor. Ek olarak, daha fazla tesis görünmeye devam edecek. Örneğin 2022 yılında devreye alınması planlanan büyük hava gözlem teleskopu, her gece tüm gökyüzünü beş renge boyayacak. Tüm gökyüzü hakkında renkli bir film çekilecek ve milyonlarca harika nesneyi keşfedecek.
McNan'ın gelecekteki gelişim yönü hakkında çekinceleri var. Bir iyimserlik anında, anketin gökbilimcilerin fırsatı yakalamasına yardımcı olabileceğini umuyor.Eğer doğru zamanda ve yerde meydana gelen olaylardan birini yakalayabilir ve onu takip etmek için birden fazla araç kullanabilirsek, bir atılım yapabiliriz. Hala biraz şans gerektirmesine rağmen, bu tür gözlemler gelecekte galaksiyi tanımlamaya bile yardımcı olabilir. Sonuçta, yaklaşık 5 milyar yıl içinde, galaksimiz ve Andromeda galaksimiz çarpışacak ve bu da başka bir kuasarı tetikleyebilir ve gece gökyüzümüzü kaosa sürükleyebilir. Bu ayrıntıların daha net bir tahmini, kuasarların gizemli kaybolma davranışının daha iyi anlaşılmasından gelebilir.
Brocade Park-Bilim Popülerleştirme Metin: Shannon Hall / Quanta dergisi / Quanta Haber Bülteni
Brocade Park - Evren Biliminin Güzelliğini Sunuyor
