Kara delikler doğanın en harika ve gizemli güçlerinden biridir. Aynı zamanda, astrofizik anlayışımız için de temeldir. Kara delikler, yaşamlarının sonunda süpernovaya giden özellikle büyük yıldızların sonucu değil, aynı zamanda Genel Görelilik anlayışımızın da anahtarıdır ve kozmik evrimde rol oynadığına inanılmaktadır.
Bu nedenle, gökbilimciler yıllarca Samanyolu galaksisinde bir kara sayım yaratmaya özenle çalışıyorlar. Bununla birlikte, yeni araştırmalar gökbilimcilerin bütün bir kara delik sınıfını gözden kaçırmış olabileceğini göstermektedir. Bu, bir gökbilimciler ekibinin üç Güneş kütlesinin biraz üzerinde bir kara delik gözlemlediği ve bugüne kadar keşfedilen en küçük kara delik haline getirdiği son keşiften geliyor.
Son zamanlarda “Etkileşimsiz, düşük kütleli bir karadelik-dev yıldız ikili sistem” çalışması, dergide yayınlandı Bilim. Sorumlu ekip Ohio State Üniversitesi'nden gökbilimciler tarafından yönetildi ve Harvard-Smithsonian Astrofizik Merkezi, Carnegie Bilim Enstitüsü Gözlemevleri, Karanlık Kozmoloji Merkezi ve çok sayıda gözlemevi ve üniversiteden üyeleri içeriyordu.
Keşif özellikle dikkat çekiciydi çünkü astrofizikçilerin daha önce varlığını bilmedikleri bir nesne tespit ettiler. Sonuç olarak, bilim adamları şimdi galaksimizdeki karadeliklerin popülasyonu hakkında bildiklerini düşündüklerini yeniden düşünmek zorunda kalıyorlar. Ohio State Üniversitesi'nde astronomi profesörü ve çalışmanın baş yazarı Todd Thompson'ın açıkladığı gibi:
“Bu ipucunu, kara delikler arayışında henüz araştırmamız gereken başka bir nüfus olduğunu gösteriyoruz. İnsanlar süpernova patlamalarını, süper kütleli siyah yıldızların nasıl patladığını, elementlerin süper kütleli yıldızlarda nasıl oluştuğunu anlamaya çalışıyorlar. Dolayısıyla, yeni bir kara delik popülasyonu ortaya koyabilirsek, bize hangi yıldızların patladığını, hangilerinin patlamamasını, nötron yıldızlarını oluşturan kara delikleri oluşturduğu hakkında daha fazla bilgi verir. Yeni bir çalışma alanı açıyor. ”
Uzay ve zaman üzerindeki etkilerinden dolayı, gökbilimciler uzun zamandır kara delikler ve nötron yıldızları arıyorlar. Yıldızlar öldüğünde ne sonuç aldıklarından, yıldızların yaşam döngüleri ve elementlerin nasıl oluştuğu hakkında da bilgi verebilirler. Bunu yapmak için, gökbilimcilerin ilk önce galaksimizde kara deliklerin nerede bulunduğunu belirlemeleri gerekir, bu da ne arayacaklarını bilmelerini gerektirir.
Onları bulmanın bir yolu, karşılıklı yerçekimleri nedeniyle iki yıldızın yörüngede kilitlendiği ikili sistemleri aramaktır. Bu yıldızlardan biri ömrünün sonuna yaklaşan yerçekimi çökmesine maruz kaldığında, bir nötron yıldızı veya bir kara delik oluşturmak için çökecektir. Refakatçi yıldızın evriminin Kırmızı Şube Aşamasına (RBP) ulaşması durumunda, önemli ölçüde genişleyecektir.
Bu genişleme, kırmızı devin karadeliğine veya nötron yıldız arkadaşına maruz kalmasına neden olacaktır. Bu, malzemenin birincinin yüzeyinden çekilmesine ve ikincisinin yavaşça tüketilmesine neden olacaktır. Bu, yıldızdan malzeme olarak yayılan ısı ve x-ışınları tarafından kara delik arkadaşına atılır.
Şimdiye kadar, galaksimizdeki gökbilimciler tarafından tanımlanan tüm kara delikler beş ila on beş güneş kütlesi arasındaydı. Buna karşılık, nötron yıldızları genellikle yaklaşık 2.1 güneş kütlesinden daha büyük değildir, çünkü 2.5 güneş kütlesinden daha büyük herhangi bir şey bir kara delik oluşturmak için çökecektir. LIGO ve Başak bir karadelik birleşmesinin neden olduğu kütleçekim dalgalarını birlikte tespit ettiklerinde, sırasıyla 31 ve 25 güneş kütlesi idi.
Bu, gökbilimcilerin normal aralık olarak kabul ettiklerinin dışında kara delikler olabileceğini gösterdi. Thompson'ın dediği gibi:
“Hemen herkes“ vay ”gibiydi çünkü çok muhteşem bir şeydi. Sadece LIGO'nun çalıştığını kanıtladığı için değil, kitlelerin çok büyük olduğu için. Bu büyüklükteki kara delikler çok önemli - bunları daha önce görmemiştik. ”
Bu keşif, Thompson ve meslektaşlarına, en büyük nötron yıldızları ile en küçük kara delikler arasında bulunan keşfedilmemiş nesneler olabileceğini düşünmeleri için ilham verdi. Bunu araştırmak için, galakside yaklaşık 100.000 yıldızdan spektrum toplayan astronomik bir araştırma olan Apache Noktası Gözlemevi Galaktik Evrim Denemesi'nden (APOGEE) verileri birleştirmeye başladılar.
Thompson ve meslektaşları bu spektrumu bir yıldızın başka bir nesnenin etrafında dönüp dönmeyeceğini gösteren değişiklikler belirtileri açısından incelediler. Özellikle, bir yıldız Doppler kayması belirtileri gösteriyorsa - spektrumları daha mavi uca doğru kayma ve daha sonra daha kırmızı dalga boyları arasında değişecektir - bu, görünmeyen bir yoldaşın yörüngesinde olabileceğinin bir göstergesi olacaktır.
Bu yöntem, bir yıldızın yörüngesinde bir gezegen sistemi olup olmadığını belirlemenin en etkili ve popüler yollarından biridir. Gezegenler bir yörüngede yörüngeye girdiklerinde, üzerinde ileri geri hareket etmesine neden olan yerçekimi kuvveti uygularlar. Bu tür bir değişiklik Thompson ve meslektaşları tarafından APOGEE yıldızlarından herhangi birinin bir kara deliğin etrafında dönüp dönmediğini belirlemek için kullanıldı.
Thompson'ın APOGEE verilerini en ilginç olduğunu kanıtlayan 200 adayla daraltmasıyla başladı. Daha sonra verileri Tharindu Jayasinghe'ye (Ohio Eyaletinde lisansüstü bir araştırma görevlisi) verdi ve daha sonra OSU tarafından yürütülen ve 1.000'den fazla süpernova bulduran Supernova için All-Sky Otomatik Anketten (ASAS-SN) veri kullandı. Her adayın görüntülerinin
Bu, bilinen herhangi bir kara delikten çok daha küçük, ancak bilinen herhangi bir nötron yıldızından çok daha büyük bir şeyin etrafında dönen dev bir kırmızı yıldız ortaya koydu. Sonuçları Tillinghast Reflektör Echelle Spectrograph (TRES) ve Gaia uydusundan ek verilerle birleştirdikten sonra, Güneş kütlesinin kabaca 3,3 katı bir kara delik bulduklarını fark ettiler.
Bu sonuç sadece yeni bir düşük kütleli karadelik sınıfının varlığını doğrulamakla kalmaz, aynı zamanda onları bulmak için yeni bir yöntem de sağlar. Thompson'ın açıkladığı gibi:
“Burada yaptığımız şey, kara delikleri aramak için yeni bir yol bulmak, ancak potansiyel olarak gökbilimcilerin daha önce bilmediği yeni bir düşük kütleli kara delik sınıfından ilkini de belirledik. Kitleler bize oluşumları ve evrimleri hakkında ve bize doğaları hakkında bilgi veriyorlar. ”
