Kara delikler, doğanın en ilgi çekici ve hayranlık uyandıran kuvvetleridir. Ayrıca geleneksel fiziğin kurallarının mevcudiyetinde parçalanma biçimi nedeniyle en gizemli olanlardan biridir. Onlarca yıllık araştırmalara ve gözlemlere rağmen hala bilmediğimiz çok şey var. Aslında, yakın zamana kadar, gökbilimciler kara deliğin görüntüsünü hiç görmemişlerdi ve kütlelerini tahmin edemiyorlardı.
Ancak, Moskova Fizik ve Teknoloji Enstitüsü'nden (MIPT) bir fizikçi ekibi yakın zamanda bir kara deliğin kütlesini dolaylı olarak ölçmek için bir yol geliştirdiklerini ve aynı zamanda varlığını da doğruladığını açıkladı. Son zamanlarda yapılan bir çalışmada, bu yöntemi Messier 87 aktif galaksisinin merkezindeki yakın zamanda görüntülenen süper kütleli kara delikte nasıl test ettiklerini gösterdiler.
Çalışma, Ağustos ayının Ağustos sayısında ortaya çıktı. Kraliyet Astronomi Derneği Aylık Bildirimleri. MIPT'den araştırmacılara ek olarak, ekip Hollanda merkezli VLBI ERIC Ortak Enstitüsü (JIVE), Akademi Sinica’nın Tayvan'daki Astronomi ve Astrofizik Enstitüsü ve NOAJ’ın Mizusawa VLBI Gözlemevi'nden üyeleri içeriyordu.
Gökbilimciler on yıllardır, en büyük gökadaların merkezlerinde süper kütleli bir kara delik (SMBH) olduğunu biliyorlar. Bu SMBH'nin varlığı, çekirdekte gaz ve tozun bir biriktirme diskine düştüğü ve radyo, mikrodalga, röntgen ve gama gibi ışık yaymalarına neden olan hızlara ulaştığı önemli miktarda aktiviteye yol açar. ışın radyasyonu.
Bazı galaksiler için, çekirdek bölge tarafından üretilen radyasyon miktarı o kadar parlaktır ki, diskteki tüm yıldızlardan gelen ışığı birleştirir. Bunlar, aktif çekirdeklere sahip oldukları ve diğer galaksiler nispeten “sessiz” oldukları için Aktif Galaktik Çekirdekler (AGN) galaksileri olarak bilinir. Bir galaksinin aktif olduğunu gösteren başka bir belirleyici tanımlayıcı, aşırı ısınan maddenin uzun ışınlarıdır.
Milyonlarca ışık yılı dışa doğru uzayabilen bu “rölativistik jetler”, içerisindeki malzeme ışık hızının bir kısmına hızlandırıldığı için böyle adlandırılmıştır. Bu jetler henüz tam olarak anlaşılamamasına rağmen, mevcut fikir birliği, hızla dönen bir SMBH'nin neden olduğu belirli bir “motor etkisi” tarafından üretilmeleridir.
Göreli bir jeti olan aktif bir galaksinin iyi bir örneği, Başak Takımyıldızı yönünde bulunan süper bir gökada olan Messier 87'dir (diğer adıyla Başak A). Bu gökada Dünya'ya en yakın aktif gökadadır ve bu nedenle en iyi incelenen gökadalardan biridir. Başlangıçta 1781'de (bir bulutsu için yanlış anlayan) Charles Messier tarafından keşfedildi, o zamandan beri düzenli olarak incelendi. 1918'e gelindiğinde, optik jeti türünün ilk örneği oldu.
Yakınlığı sayesinde, gökbilimciler Messier 87’nin jetini titizlikle inceleyebildiler - yapısını ve plazma hızlarını haritaladılar ve jet akışının yakınındaki sıcaklıkları ve partikül yoğunluklarını ölçtüler. Jetin sınırları, araştırmacıların uzunluğu boyunca homojen olduğunu keşfettikleri ve genişledikçe (parabolikten koniğe doğru) şekil değiştirdiklerini keşfettiler.
Tüm bu gözlemler, gökbilimcilerin aktif galaksilerin yapısı ve jetin şeklindeki değişiklikler ile galaktik çekirdekteki kara deliğin etkisi arasındaki ilişki hakkındaki hipotezleri test etmelerine izin verdi. Bu durumda, uluslararası araştırma ekibi bu ilişkiden yararlandı ve M87s SMBH'nin kütlesini belirledi.
Ekip ayrıca, bir jetin kopuşunu tahmin eden teorik modellere de güveniyordu ve bu da bir SMBH’nin kütlesinin gözlemlenen M87’nin jet şeklini doğru bir şekilde üreteceği bir model oluşturmalarına izin verdi. Jetin genişliğini ve çekirdek ile şeklinin kırılması arasındaki mesafeyi ölçerek, M87'nin jet sınırının iki farklı eğriye sahip iki segmentten oluştuğunu buldular.
Sonunda, teorik modeller, gözlemler ve bilgisayar hesaplamaları kombinasyonu, ekibin karadeliğin kütle ve sıkma oranının dolaylı bir ölçümünü elde etmesini sağladı. Bu çalışma sadece kara delik tahmini için yeni bir model ve jetler için yeni bir ölçüm aracı sağlamakla kalmaz, aynı zamanda jetler yapısının altında yatan hipotezleri de doğrular
Esasen, ekibin sonuçları jeti, şeklin içindeki elektromanyetik alan tarafından belirlendiği mıknatıslanmış bir sıvı akışı olarak tanımlar. Bu da, jet partiküllerinin hızı ve yükü, jet içindeki elektrik akımı ve SMBH'nin çevreleyen diskten önemli olduğu hız gibi şeylere bağlıdır.
Tüm bu faktörler arasındaki etkileşim, bir jet şeklindeki gözlenen kırılmaya neden olan şeydir, bu daha sonra SMBHs kütlesini tahmin etmek için ve ne kadar hızlı döndüğünü gösterir. Çalışmaya katılan MIPT laboratuvarının başkan yardımcısı ve ekibin makalesinde baş yazar olan Elena Nokhrina, geliştirdikleri yöntemi şu şekilde açıklıyor:
“Kara delik kütlesi ve spin tahmininde yeni bağımsız yöntem, çalışmalarımızın anahtar sonucudur. Doğruluğu mevcut yöntemlerle karşılaştırılabilir olsa da, bizi nihai hedefe yaklaştırması avantajına sahiptir. Yani, doğasını daha iyi anlamak için çekirdek "motor" parametrelerini iyileştirmek. "
SMBH'leri (Event Horizon Telescope gibi) incelemek için sofistike enstrümanlar ve yakında faaliyete geçecek yeni nesil uzay teleskopları sayesinde, bu yeni modelin kapsamlı bir şekilde test edilmesi uzun sürmeyecek. İyi bir aday, galaksimizin merkezindeki 3.5 milyon 4.7 milyon Güneş kütlesi arasında olduğu tahmin edilen SMBH Yay A * olacaktır.
Bu kitle üzerinde daha doğru kısıtlamalar koymanın yanı sıra, gelecekteki gözlemler galaksimizin çekirdeğinin ne kadar aktif (veya aktif olmayan) olduğunu da belirleyebilir. Bunlar ve diğer kara delik gizemleri sizi bekliyor!
