Gök Bilimciler, Evren'in Ortasındaki Bir Kara Deliğin Parçaladığı Bir Yıldızın Sönmekte Olan Parlamasına Tanık Oluyor

Bazı yıldızlar şanssız olur. Tipik bir galakside milyarlarca yıldız vardır. Bununla birlikte her 100.000 yılda bir, bu yıldızlardan biri galaksinin merkezinde gizlenen süper kütleli kara deliğe çok yaklaşır ve parçalanır. Bu kozmik devler, Güneşimizin kütlesinin milyonlarca ila milyarlarca katı ağırlığındadır ve muazzam kütleçekim kuvvetleri şanssız bir yıldızı yok edebilir.

Yıldız enkazı, kalıntılardan beslenen kara deliğe doğru sarmal hareket eder. Ancak, kara delikler dağınık yiyicilerdir. Vakaların küçük bir bölümünde, bu yıldız yıkımı, dışarı doğru neredeyse ışık hızında hareket eden enerjik bir madde jetine güç sağlayabilir. Bu jet doğrudan bize doğrultulursa, parlaklığı artacaktır, tıpkı bir polis sireninin sesinin araba bize doğru gelirken daha yüksek gelmesi gibi.

Modern astronomik araştırmalar, kabaca ayda bir veya iki kez bu tür yıldız spagettileşmelerini (gelgit bozulma olayları olarak bilinir) keşfeder. Ancak, en son 2011'de olmak üzere, bunlardan yalnızca üçünün daha önce güçlü jetler ürettiği görülmüştür.

Bu yılın başlarında, bu olaylardan bir tanesini Evren'in ortasında tespit edecek kadar şanslıydık. Nature Astronomy'de bildirdiğimiz gibi, ekibimiz onu üç aydan fazla bir süre boyunca dünyanın en iyi teleskoplarından bazılarıyla izleyerek bir kara delik jetinin doğuşu ve gelişiminin şimdiye kadarki en iyi görüntüsünü elde etti.

 

Kara delikler ve jetler

Yıldızları yemek, kara deliklerin büyümesinin önemli bir yoludur, hatta erken Evren'de daha da önemlidir. Günümüz galaksilerinin kalbindeki süper kütleli kara deliklerin, bugünkü boyutlarına ulaşmak için gençken son derece hızlı büyümüş olmaları gerektiğini biliyoruz.

Bu yıkıcı olaylar aynı zamanda en hızlı beslenen kara deliklere benzersiz bir pencere sağlar. İlgili yüksek enerjileri ve güçlü kütleçekimi bir laboratuvarda asla yeniden üretemeyiz, bu nedenle bu nadir oluşumlar astrofiziği en uç noktasında anlamamıza yardımcı olur.

Özellikle, jetlerin nasıl oluştuğunu test etmemize olanak sağlarlar. Jetler, gazın merkezi bir cisim üzerine düşmesinin doğal bir yan ürünüdür. Enerjiyi merkezi cisimden çevresine taşırlar.

Gelgit bozulma olayından bir jetin doğuşu. Dheeraj Pasham (MIT), Matteo Lucchini (MIT) ve Margaret Trippe.

 

Bilinen en güçlü jetler, galaksilerin merkezlerindeki süper kütleli kara delikler tarafından fırlatılır. Bu jetlerdeki madde ve enerji, yıldızların oluşumunu tetikleyebilir veya önleyebilir ve tüm galaksilerin evrimini etkileyebilir.

Çok büyük olduklarından, süper kütleli kara delikler genellikle yavaş değişir. Kara deliğin çok yakınına büyük miktarda gaz düştüğü için gelgit bozulma olayları bu kuralın bir istisnasını oluşturur.

Kara delikler daha sonra hızla beslenerek davranışlarını günler veya aylar içinde değiştirir. Son teknoloji teleskoplarla özel gözlem kampanyaları, bu egzotik olaylar hakkında zengin veriler sağlayabilir. Bu verileri, jetlerin nasıl oluştuğuna ve geliştiğine dair teorilerimizi test etmek için kullanabiliriz.

 

Işık patlaması

Şubat 2022'de bir optik gökyüzü araştırması, uzak bir galaksinin merkezinden gelen parlak bir ışık patlaması keşfetti. Işık 8,5 milyar yıldan fazla bir süredir bize doğru yol alıyordu - Evren’in ömrünün yarısından fazlası. Dünyanın dört bir yanındaki teleskoplar, gök bilimcilerin AT2022cmc adını verdiği bu olay hakkında daha fazla bilgi edinmek için harekete geçti.

Bir gelgit bozulma olayı, radyodan optik ve X-ışını dalga boylarına kadar, elektromanyetik spektrum boyunca parlak emisyona neden olur. Zwicky Geçici Tesisi / R. Hurt (Caltech/IPAC)

 

Bu olay, özellikle X-ışını dalga boylarında son derece parlaktı. X-ışını emisyonu, Güneş'in 10 milyon yılda yaydığından daha fazla enerjiyi 1 saniyede yaydı.

X-ışınları ayrıca oldukça değişkendi ve parlaklıkları 15 dakika kadar kısa zaman ölçeklerinde değişiyordu. Özellikle, radyo ve milimetre dalga boylarında da güçlü emisyon vardı ve zamanla daha parlak hale geldi.

Bu özellikler, AT2022cmc'nin yeni bir gelgit bozulma olayı olduğunu gösterdi. Bugüne kadar bulunan en uzak ve 11 yıl sonra güçlü bir jet fırlattığı görülen ilk.

 

X-ışınları ve radyo dalgaları

Keşiften sonraki ilk 100 gün boyunca, MIT'den Dheeraj Pasham liderliğindeki ekibimiz olayı çeşitli teleskoplarla gözlemledi. Verilerimiz içeri giren ve çıkan gazın farklı kısımlarından kaynaklanan radyo, optik, ultraviyole ve X-ışını emisyonlarını kapsıyordu.

Ayrıntılı modellememiz, emisyonun çoğunluğunun hızla beslenen kara deliğin fırlattığı güçlü jetten kaynaklandığını gösterdi. Ölümüyle karşılaşan şanssız yıldız, muhtemelen düşük kütleli bir cüce yıldızdı. Zirvedeyken, kara delik sadece birkaç yıl içinde tüm Güneş'i tüketecek bir hızda gaz yutuyordu.

Jetin ışık hızının %99,993'ü oranında hareket ettiğini ve enerjinin büyük kısmının manyetik alanlardan ziyade jet içindeki parçacıklar (iyonlar) tarafından taşındığını bulduk. Mevcut teorilerin çoğu manyetik alanların jet oluşumunda kritik öneme sahip olduğunu ve enerjinin çoğunu taşıması gerektiğini ön gördüğünden bu beklenmedik bir durumdu.

 

Yeni teleskoplar, daha iyi görüşler

Yükseltilmiş bir teleskop grubu ve on yıl öncesine göre daha sofistike teorik modeller ile çalışmamız, göreceli bir jetin doğuşu ve evrimi hakkında şimdiye kadarki en ayrıntılı kapsamı sağladı. Teorik beklentilerimize meydan okuduk ve en uç noktasında fizik anlayışımızı geliştirdik.

Önümüzdeki birkaç yıl içinde, Şili'deki Vera Rubin Gözlemevi gibi yeni tesisler, uzak Evren'in daha da ötesine ulaşan bu tür çok daha fazla olayı keşfedecektir. SKA gibi güçlü yeni radyo teleskoplar, jetlerin daha da detaylı takibine ve karakterizasyonuna olanak sağlayacak.

Çalışmamız, Evrenimizdeki en enerjik olaylardan bazılarına yeni bir pencere açarak, bu araçlardan akacak heyecan verici bilimi gösterdi.

 

James Miller-Jones, Profesör, Curtin Üniversitesi ve Adelle Goodwin, Yardımcı araştırma bilimcisi, Curtin Üniversitesi

Bu makale The Conversation'da yayınlanmıştır.