1971'de İngiliz gökbilimciler Donald Lynden-Bell ve Martin Rees, süper kütleli bir kara deliğin (SMBH) Samanyolu Gökadamızın merkezinde olduğunu varsaydılar. Bu, bu nesneler tarafından yayılan büyük miktarda enerjinin, gaz ve maddenin merkezlerindeki bir kara deliğe birikmesinden kaynaklandığını gösteren radyo galaksileriyle yaptıkları çalışmalara dayanıyordu.
1974 yılında, bu SMBH için ilk kanıt, gökbilimciler galaksimizin merkezinden gelen büyük bir radyo kaynağı tespit ettiklerinde bulundu. Yay A * adını verdikleri bu bölge, kendi Güneşimizin 10 milyon katından fazladır. Gökbilimciler keşfinden bu yana, gözlemlenebilir Evren'deki en sarmal ve eliptik gökadaların merkezlerinde süper kütleli kara delikler olduğuna dair kanıt bulmuşlardır.
Açıklama:
Süper kütleli kara delikler (SMBH), çeşitli şekillerde daha düşük kütleli kara deliklerden farklıdır. Yeni başlayanlar için, SMBH daha küçük kara deliklerden çok daha yüksek bir kütleye sahip olduğundan, aynı zamanda daha düşük bir ortalama yoğunluğa sahiptir. Bunun nedeni, tüm küresel nesnelerde hacim, yarıçapın küpü ile doğru orantılıyken, bir kara deliğin minimum yoğunluğu, kütlenin karesi ile ters orantılıdır.
Ayrıca, olay ufku çevresindeki gelgit kuvvetleri, büyük kara delikler için önemli ölçüde zayıftır. Yoğunlukta olduğu gibi, olay ufkundaki bir cisim üzerindeki gelgit kuvveti, kütlenin karesiyle ters orantılıdır. Bu nedenle, bir nesne karadeliğin derinliklerine gelene kadar önemli gelgit kuvveti yaşamazdı.
Formasyon:
SMBH'lerin nasıl oluştuğu, çok bilimsel tartışmalara konu olmaya devam etmektedir. Astrofizikçiler büyük ölçüde kara delik birleşmelerinin ve maddenin birikmesinin sonucu olduğuna inanırlar. Ancak bu karadeliklerin “tohumları” (yani ataları) nereden geldiğinde anlaşmazlığın olduğu yer. Şu anda, en belirgin hipotez, bunların, galaktik merkezdeki maddenin birikmesiyle oluşan patlayan birkaç büyük yıldızın kalıntıları olduklarıdır.
Başka bir teori, galaksimizde ilk yıldızlar oluşmadan önce, büyük bir gaz bulutunun radyal bozulmalara karşı kararsız hale gelen bir “qausi-star” a çöküşüdür. Daha sonra süpernova patlamasına gerek kalmadan yaklaşık 20 Güneş Kütlesinin kara deliğine dönüştü. Zamanla, ara ve sonra süper kütleli bir kara delik haline gelmek için hızla kütle topladı.
Yine başka bir modelde, yoğun bir yıldız kümesi, negatif ısı kapasitesi nedeniyle göreceli hızlarda meydana gelen çekirdeğindeki hız dağılımının bir sonucu olarak çekirdek çökmesi yaşadı. Son olarak, ilkel karadeliklerin Big Bang'den hemen sonra doğrudan harici basınçla üretilebileceği teorisi vardır. Bu ve diğer teoriler şimdilik teorik kalmaktadır.
Yay A *:
Birden fazla kanıt satırı galaksimizin merkezinde bir SMBH'nin varlığına işaret ediyor. Yay A * 'da doğrudan gözlem yapılmamasına rağmen, varlığı çevredeki nesneler üzerindeki etkisinden anlaşılmaktadır. Bunlardan en dikkat çekici olanı, Yay A * radyo kaynağının etrafında eliptik bir yörünge akan bir yıldız olan S2'dir.
S2'nin yörünge süresi 15.2 yıl ve merkezi nesnenin merkezinden en az 18 milyar km (11.18 milyar mi, 120 AU) uzaklıkta. Bunu başka bir nedenden ayırt edemeyeceğimiz için sadece aşırı kütleli bir nesne açıklayabilir. Ve S2'nin yörünge parametrelerinden, gökbilimciler nesnenin büyüklüğü ve kütlesi hakkında tahminler üretebildiler.
Örneğin, S2'nin hareketleri gökbilimcileri yörüngesinin ortasındaki nesnenin 4,1 milyon Güneş Kütlesinden (8,2 × 10³³ metrik ton; 9,04 × 10³³ ABD tonu) az olması gerektiğini hesaplamasına yol açtı. Ayrıca, bu nesnenin yarıçapı 120 AU'dan az olmalıdır, aksi takdirde S2 onunla çarpışır.
Bununla birlikte, bugüne kadarki en iyi kanıt 2008 yılında Max Planck Dünya Dışı Fizik Enstitüsü ve UCLAs Galaktik Merkez Grubu tarafından sağlandı. ESO'nun Çok Büyük Teleskopu ve Keck Teleskopu tarafından 16 yıllık bir süre boyunca elde edilen verileri kullanarak, galaksimizin merkezine olan mesafeyi (Dünya'dan 27.000 ışık yılı) doğru bir şekilde tahmin etmekle kalmayıp, aynı zamanda yıldızların yörüngelerini de izleyebildiler. orada büyük bir hassasiyetle.
Reinhard Genzel'in Max-Planck Dünya Dışı Fizik Enstitüsü'nden ekip lideri şöyle dedi:
“Kuşkusuz, uzun vadeli çalışmamızın en çarpıcı yanı, şu anda süper kütleli kara deliklerin gerçekten var olduğuna dair en iyi ampirik kanıt olarak kabul edilen şeyi sunmasıdır. Galaktik Merkez'deki yıldız yörüngeleri, dört milyon güneş kütlesinin merkezi kütle konsantrasyonunun, makul bir şüphenin ötesinde bir kara delik olması gerektiğini gösteriyor. ”
Yay A * nın varlığının bir başka göstergesi, NASA'nın galaksimizin merkezinden gelen rekor kıran bir X-ışını parlaması bildirdiğinde 5 Ocak 2015'te geldi. Chandra X-ray Gözlemevi'nin okumalarına dayanarak, normalden 400 kat daha parlak emisyonlar bildirdiler. Bunların karadeliğe düşen bir asteroidin veya içine akan gazın içindeki manyetik alan çizgilerinin birbirine dolanması sonucu olduğu düşünülüyordu.
Diğer Gökadalar:
Gökbilimciler ayrıca Yerel Grup içindeki ve ötesindeki diğer gökadaların merkezinde SMBH'lere dair kanıt bulmuşlardır. Bunlar, yakındaki Andromeda Gökadası (M31) ve eliptik gökada M32 ve uzak sarmal gökada NGC 4395'i içerir. Bu, bu gökadaların merkezine yakın yıldızların ve gaz bulutlarının hızda gözle görülür bir artış gösterdiği gerçeğine dayanmaktadır.
Diğer bir gösterge, soğuk madde (gaz ve toz) bölgelerinden gelen periyodik olarak radyo, mikrodalga, kızılötesi, optik, ultraviyole (UV), X-ışını ve gama ışını dalga bantlarının büyük patlamalarının tespit edildiği Aktif Galaktik Çekirdekler (AGN) 'dir. ) daha büyük gökadaların merkezinde. Radyasyon kara deliklerin kendilerinden gelmese de, böylesine büyük bir nesnenin çevre madde üzerindeki etkisinin sebebi olduğuna inanılmaktadır.
Kısacası, gaz ve toz, süper kütleli kara deliklerin etrafında dönen ve yavaş yavaş onları besleyen galaksilerin merkezinde toplanma diskleri oluşturur. Bu bölgedeki inanılmaz yerçekimi kuvveti, diskin malzemesini milyonlarca kelvin derecesine ulaşana kadar sıkıştırır, parlak radyasyon ve elektromanyetik enerji üretir. Sıcak materyalin bir koronası da birikme diskinin üzerinde oluşur ve fotonları X-ışını enerjilerine kadar dağıtabilir.
SMBH dönen manyetik alan ile toplanma diski arasındaki etkileşim, göreceli hızlarda (yani ışık hızının önemli bir kısmında) kara deliğin üstünde ve altında ateş eden güçlü manyetik jetler oluşturur. Bu jetler yüz binlerce ışık yılı boyunca uzanabilir ve gözlemlenen radyasyonun ikinci bir potansiyel kaynağıdır.
Andromeda Gökadası birkaç milyar yıl içinde kendimizle birleştiğinde, merkezindeki süper kütleli kara delik kendimizle birleşecek ve çok daha büyük ve güçlü bir delik oluşturacak. Bu etkileşimin, kombine galaksimizden (haydut yıldızlar üreten) birkaç yıldız atması muhtemeldir ve aynı zamanda (şu anda etkin olmayan) galaktik çekirdeğimizin tekrar aktif hale gelmesine neden olması muhtemeldir.
Kara deliklerin incelenmesi hala emekleme aşamasındadır. Ve sadece son birkaç on yılda öğrendiğimiz şey hem heyecan verici hem de ilham verici oldu. İster düşük kütleli ister süper kütleli olsunlar, karadelikler Evrenimizin ayrılmaz bir parçasıdır ve evriminde aktif bir rol oynamaktadır.
Evrenin derinliklerine bakarken neler bulacağımızı kim bilebilir? Belki bir gün teknoloji ve saf bir cüret, biz bir olay ufkunun perdesinin altında zirveye çıkmaya çalışacağız. Bunun olduğunu hayal edebiliyor musunuz?
Space Magazine'de karadelikler hakkında birçok ilginç makale yazdık. İşte Herhangi Bir Makul Şüphe Ötesinde: Gökadamızın Merkezinde Süper Kütleli Bir Kara Delik Yaşıyor, X-Işını Parlama Yankı Süper Kütleli Kara Delik Torusunu Ortaya Koyuyor, Süper Kütleli Kara Deliği Nasıl Tartıyorsunuz? Sıcaklığını Alın ve Süper Kütleli Kara Delikler Çarpıştığında Ne Olur?
Astronomi Konuyla ilgili bazı bölümleri de yayınlar. İşte Bölüm 18: Büyük ve Küçük Kara Delikler ve Bölüm 98: Kuasarlar.
Keşfedilecek daha fazla şey: Astronomi Cast bölümleri Quasars ve Büyük ve Küçük Kara Delikler.
Kaynaklar:
- Vikipedi - Süper kütleli Kara Delik
- NASA - Süper Kütleli Kara Delikler
- Swinburne Üniversitesi: Kozmos - Süper Kütleli Kara Delik
