james webb uzay teleskobu, süper kütleli kara deliğin yakınında bir şok keşfetti.

"aktif galaktik çekirdeklerin enerjiyi çevrelerine nasıl aktardığı konusunda çok fazla tartışma var. radyo jetlerinin bu tür bir hasara yol açacağını beklemiyorduk. ama işte karşımızda!"

gökbilimciler, james webb uzay teleskobu'nu (jwst) kullanarak uzak bir süper kütleli kara deliğin etrafındaki toz ve gaz yapısını görüntüledi ve kelimenin tam anlamıyla bir "şok" özelliği buldular.

ekip, bu dönen gaz ve toz bulutunu ısıtan enerjinin aslında ışık hızına yakın hızlarda hareket eden gaz jetleriyle veya "şoklarla" çarpışmalardan kaynaklandığını keşfetti. daha önce, bilim insanları bu tozu ısıtan enerjinin süper kütleli kara deliğin kendisinden geldiğini teorize etmişlerdi, bu da beklenmedik bir gelişme oldu.

bu özel süper kütleli kara deliğin galaktik evi, dünya'dan yaklaşık 70 milyon ışık yılı uzaklıkta bulunan aktif bir galaksi olan eso 428-g14'tür. "aktif galaksi" terimi, eso 428-g14'ün, etrafındaki maddeyle açgözlülükle beslenen bir süper kütleli kara deliğin varlığı nedeniyle elektromanyetik spektrum boyunca güçlü ve yoğun ışık yayan merkezi bir bölgeye veya "aktif galaktik çekirdeğe" (agn) sahip olduğu anlamına gelir.

şok agn bulgusuna, jwst gözlemlerini kullanarak yakındaki galaksilerin kalplerini incelemek için çalışan galactic activity, torus, and outflow survey (gatos) işbirliğinin üyeleri tarafından ulaşıldı.

gatos ekibi üyesi, newcastle üniversitesi'nde kıdemli öğretim görevlisi david rosario yaptığı açıklamada, "agn'lerin enerjiyi çevrelerine nasıl aktardığı konusunda çok fazla tartışma var" dedi. "radyo jetlerinin bu tür bir hasara yol açacağını beklemiyorduk. ama işte karşımızda!"

"gürültülü" (noisy) bir kara deliğin sırlarını açığa çıkarmak;

tüm büyük galaksilerin merkezlerinde, kütleleri güneş'in kütlesinin milyonlarca ila milyarlarca katı arasında değişen süper kütleli kara delikler bulunduğu düşünülmektedir, ancak bu kara deliklerin tümü agn'lerde bulunmaz.

örneğin samanyolu'nu ele alalım. galaksimizin süper kütleli kara deliği sagittarius a* (sgr a*), etrafı o kadar az maddeyle çevrilidir ki, madde "diyeti", bir insanın her milyon yılda bir pirinç tanesiyle beslenmesine eşdeğerdir. bu da yaklaşık 4,3 milyon güneş kütlesine sahip sgr a*'yı "sessiz" bir kara delik yapar, ancak kesinlikle bazı gürültülü komşuları vardır.

yaklaşık 55 milyon ışık yılı uzaklıkta bulunan messier 87 (m87) galaksisinin merkezindeki süper kütleli kara deliği ele alalım. bu kara delik m87*, sgr a*'dan sadece çok daha büyük olmakla kalmaz (yaklaşık 6,5 milyar güneş kütlesine sahiptir), aynı zamanda beslendiği muazzam miktarda gaz ve tozla çevrilidir.

bu madde, açısal momentum taşıdığı için doğrudan m87*'ye düşemez. bu da süper kütleli kara deliğin etrafında, onu yavaş yavaş besleyen "toplanma diski" adı verilen dönen, yassılaşmış bir gaz ve toz bulutu oluşturduğu anlamına gelir.

süper kütleli kara delikler, bir kozmik bebek gibi mama sandalyesinde oturup beslenmeyi beklemezler. bu kozmik devlerin muazzam kütleçekimsel etkisi, milyonlarca derece fahrenheit (10 milyon santigrat derece) kadar yüksek sıcaklıklara kadar ısınmasına neden olan sürtünme yaratarak, yığılma diskinde devasa gelgit kuvvetleri üretir.

bu, birikim diskinin parlak bir şekilde parlamasına ve agn'nin aydınlatılmasının bir kısmını sağlamasına neden olur. bu kozmik devlerin muazzam kütleçekimsel etkisi, birikim diskinde devasa gelgit kuvvetleri üretir ve bu da onu 18 milyon derece fahrenheit (10 milyon santigrat derece) kadar yüksek sıcaklıklara kadar ısıtan bir sürtünme yaratır.

ama hepsi bu kadar değil.

yaramaz bir yürümeye başlayan çocuk gibi, süper kütleli bir kara deliğin "yiyeceklerinin" tümü "ağzına" girmez. güçlü manyetik alanlar, yığılma disklerindeki maddenin bir kısmını kara deliğin kutuplarına yönlendirir ve bu süreçte bu yüklü parçacıkları ışık hızına yakın bir hıza kadar hızlandırır. tıpkı çocuğunuzun yemeğini size fırlatması gibi.

kara deliğin iki kutbundan bu madde paralel astrofizik jetler olarak dışarı doğru püskürür. bu jetlere, özellikle radyo dalgalarında güçlü olan, elektromanyetik spektrum boyunca ışık emisyonu da eşlik eder.

bu katkılar sayesinde agn'ler o kadar parlak olabilirler ki, onları çevreleyen galaksideki tüm yıldızların birleşik ışığından daha parlak parlarlar.

agn'leri çevreleyen toz, görünür ışığı ve diğer elektromanyetik radyasyon dalga boylarını emerek genellikle kalplerini görmemizi engelleyebilir. bununla birlikte, kızılötesi ışık bu tozun içinden geçebilir ve jwst de uygun bir şekilde kozmosu kızılötesi olarak görür. bu da güçlü uzay teleskobunun agn'lerin merkezine bakmak için mükemmel bir araç olduğu anlamına geliyor.

gatos ekibi bunu eso 428-g14 için yaptığında, süper kütleli kara deliğin yakınındaki tozun jeti boyunca yayıldığını buldular. bu, jetler ve toz arasında beklenmedik bir ilişkiyi ortaya çıkardı ve bu güçlü dışa akışların hem tozu ısıtmaktan hem de şekillendirmekten sorumlu olabileceğini düşündürdü.

jetler ve süper kütleli kara deliklerin etrafındaki toz arasındaki bağlantı üzerinde daha fazla çalışmak, bu kozmik devlerin galaksilerini şekillendirmedeki etkilerini ve maddenin agn'lerde nasıl geri dönüştürüldüğünü ortaya çıkarabilir.

newcastle üniversitesi matematik, istatistik ve fizik okulu'nda doktora öğrencisi olan houda haidar, "özel jwst verileriyle çalışma ve bu çarpıcı görüntülere herkesten önce erişme fırsatı bulmak heyecan verici" dedi. "gatos ekibinin bir parçası olduğum için inanılmaz derecede şanslı hissediyorum. alanında önde gelen uzmanlarla yakın çalışma fırsatı gerçekten bir ayrıcalık."

kaynak: ekibin monthly notices of the royal astronomical society dergisinde yayınlanan çalışması link