Galaksinin yeni bir bilgisayar modelini kullanan araştırmacılar, büyüyen kara deliklerin, galaksi evrimini ve kara delik büyümesini temel olarak düzenleyen bir enerji patlaması bıraktığını gösterdiler. Model, ilk kez gözlemlenen olayları açıklıyor ve yaratıcılarına göre, galaksi oluşumu ve kara deliklerin kozmik tarih boyunca oynadığı rol hakkındaki anlayışımız hakkında daha derin bilgiler vermeyi vaat ediyor. Nature'ın 10 Şubat sayısında yayınlanan sonuçlar, Carnegie Mellon Üniversitesi astrofizikçi Tiziana Di Matteo ve meslektaşları tarafından Almanya'daki Max Planck Institut kürk Astrophysik'te üretildi. Di Matteo'nun ortak çalışanları arasında Max-Planck Astrofizik Enstitüsü'nde Volker Springel ve Harvard Üniversitesi'nde Lars Hernquist yer alıyor.
“Son yıllarda, bilim adamları bugünün galaksilerindeki toplam yıldız kütlesinin doğrudan bir galaksinin kara deliğinin boyutuna karşılık geldiğini anlamaya başladılar, ancak şimdiye kadar kimse bu gözlemlenen ilişkiyi açıklayamadı” dedi Di Matteo, Carnegie Mellon'da fizik profesörü. “Simülasyonlarımızı kullanmak bize bu sorunu keşfetmenin tamamen yeni bir yolunu verdi.”
Araştırmacıların anahtarı mı? atılım, kara delik dinamikleri için hesaplamaları gökada oluşumunun hesaplamalı bir modeline dahil ediyordu.
Erken evrende gökadalar oluştukça merkezlerinde küçük kara delikler barındırıyorlardı. Gökada oluşumunun standart senaryosunda, galaksiler yerçekimi çekerek birbirleriyle bir araya gelerek büyürler. Bu süreçte, merkezlerindeki kara delikler birleşir ve Güneş'in milyarlarca katında gözlenen kütlelerine ulaşmak için hızla büyür; bu nedenle bunlara süper kütleli kara delikler denir. Ayrıca birleşme sırasında, yıldızların çoğu mevcut gazdan oluşur. Bugünün gökadaları ve bunların merkezi kara delikleri bu tür olayların bir sonucu olmalıdır.
Di Matteo ve meslektaşları iki yeni gökada çarpışmasını simüle ettiler ve iki gökada bir araya geldiğinde iki süper kütleli kara deliklerinin birleştiğini ve başlangıçta çevredeki gazı tükettiklerini buldular. Ancak bu etkinlik kendi kendini sınırlandı. Kalan galaksinin süper kütleli kara deliği gazı emdiğinde, kuasar adı verilen parlak bir duruma güç verdi. Kuasar, çevreleyen gaza, süper kütleli kara deliğin yakınından galaksinin dışına üflenecek kadar enerji verdi. Yakındaki gaz olmadan, galaksinin süper kütleli karadelik kendini sürdürmek için “yiyemez” ve uykuda kaldı. Aynı zamanda, artık yıldız oluşturmak için gaz mevcut değildi.
“Bir quasar fazı sırasında karadeliklerin açığa çıkardığı enerjinin, malzemenin karadeliğe düşmesini önleyen güçlü bir rüzgara güç verdiğini keşfettik” dedi Springel. “Bu süreç daha fazla kara delik büyümesini engelliyor ve tıpkı yıldız oluşumu bir galaksinin içinde durduğunda kuasarı kapatıyor. Sonuç olarak, bir galaksideki kara delik kütlesi ve yıldız kütlesi birbirine yakından bağlıdır. Sonuçlarımız ayrıca ilk kez kuasar ömrünün neden bir galaksinin yaşamına kıyasla bu kadar kısa bir aşama olduğunu açıklıyor. ”
Simülasyonlarında Di Matteo, Springel ve Hernquist küçük galaksilerdeki kara deliklerin büyümelerini daha büyük galaksilerdekinden daha etkili bir şekilde sınırlandırdıklarını buldular. Daha küçük bir galaksi daha az miktarda gaz içerir, böylece kara delikten az miktarda enerji bu gazı hızla uçurabilir. Büyük bir galakside, kara delik çevreleyen gazın içine düşmeyi durduracak kadar enerji verilmeden önce daha büyük bir boyuta ulaşabilir. Gazları çabuk harcanırken, daha küçük galaksiler daha az yıldız yapar. Daha uzun ömürlü bir gaz havuzuyla, daha büyük galaksiler daha fazla yıldız yapar. Bu bulgular, karadelik boyutu ile galaksilerdeki toplam yıldız kütlesi arasındaki gözlemlenen ilişki ile eşleşmektedir.
Harvard'ın Fen Edebiyat Fakültesi'nde astronomi başkanı ve astronomi başkanı Hernquist, “Simülasyonlarımız kendi kendini düzenlemenin kara delikler ve galaksilerle ilgili gözlemlenen gerçekleri nicel olarak açıklayabildiğini gösteriyor. “Bu, kuasar ömrünün kökeni için bir açıklama sağlar ve kuasarların erken evrende neden bugün olduğundan daha bol olduğunu anlamamıza izin vermelidir.”
“Bu hesaplamalarla, şimdi karadeliklerin galaksilerin oluşma ve evrimleşme şekli üzerinde muazzam bir etkisi olması gerektiğini görüyoruz,” dedi Di Matteo. “Şimdiye kadar elde edilen başarılar, bu modelleri daha büyük simüle edilmiş evrenlerde uygulamamıza izin verecek, böylece büyük kara delik ve galaksi popülasyonlarının kozmolojik bağlamda birbirlerini nasıl etkilediğini anlayabiliyoruz.”
Ekip, simülasyonlarını Harvard-Smithsonian Astrofizik Merkezi ve Garching'deki Rechenzentrum der Max-Planck-Gesellschaft'taki Paralel Astrofiziksel Bilgi İşlem Merkezi'nin kapsamlı bilgi işlem kaynakları ile çalıştırdı.
Orijinal Kaynak: Max Planck Enstitüsü Haber Bülteni
