Gökbilimciler onlarca yıldır Süper Kütleli Kara Deliklerin (SMBH) en büyük gökadaların merkezinde bulunduğunu biliyorlar. Yüzbinlerden milyarlarca Güneş kütlesine kadar değişen bu kara delikler, çevre madde üzerinde güçlü bir etkiye sahiptir ve Aktif Galaktik Çekirdeklerin (AGN) nedeni olduğuna inanılmaktadır. Gökbilimciler onlar hakkında bildikleri sürece, SMBH'lerin nasıl oluştuğunu ve geliştiğini anlamaya çalıştılar.
Yakın zamanda yayınlanan iki çalışmada, iki uluslararası araştırmacı ekibi, uzak gökadaların merkezlerinde yeni keşfedilen beş kara delik çiftinin keşfedildiğini bildiriyor. Bu keşif, gökbilimcilerin SMBH'lerin zaman içinde nasıl oluştuğuna ve büyüdüğüne yeni bir ışık tutmasına yardımcı olabilir, kara delik birleşmelerinin Evrendeki en güçlü yerçekimi dalgalarını nasıl ürettiğinden bahsetmez.
İlk dört çift kara delik adayı, George Mason Üniversitesi'nde astrofizik profesörü Shobita Satyapal tarafından yönetilen “Gelişmiş Birleşmelerde Gömülü AGN'ler: Çift AGN Bulucu Olarak Orta Kızılötesi Renk Seçimi” başlıklı bir çalışmada bildirildi. Bu çalışma yayınlanmak üzere kabul edildi. Astrofizik Dergisi ve kısa süre önce çevrimiçi çıktı.
Beşinci çift kara delik adayını bildiren ikinci çalışma, Victoria Üniversitesi'nde astrofizik profesörü Sarah Ellison tarafından yönetildi. Son zamanlarda Kraliyet Astronomi Derneği Aylık Bildirimleri “~ 8 kpc Ayırma ile İkili Aktif Galaktik Çekirdeğin Keşfi” başlığı altında. Bu beş kara delik çiftinin keşfi, çiftlerin çok nadir bir bulgu olduğu göz önüne alındığında, çok tesadüfi idi.
Shobita Satyapal'ın Chandra basın açıklamasında açıkladığı gibi:
“Gökbilimciler tüm evrende tek bir süper kütleli kara delik bulurlar. Ancak etkileşime girdiklerinde hızla büyüdüklerini tahmin etsek de, büyüyen çift süper kütleli kara delikleri bulmak zor oldu.“
Kara delik çiftleri, bir dizi farklı yere dayalı ve uzay tabanlı enstrümandan veri birleştirilerek keşfedildi. Bu, Geniş Alan Kızılötesi Anket Gezgini'nden (WISE) yakın kızılötesi veriler ve NASA's Chandra'dan x-ışını verileri ile Sloan Dijital Gökyüzü Araştırması (SDSS) ve Arizona'daki yer tabanlı Büyük Binoküler Teleskop (LBT) optik verilerini içeriyordu. X-ışını Gözlemevi.
Çalışmaları uğruna Satyapal, Ellison ve ilgili ekipleri galaktik birleşmelerin sonucu olduğuna inanılan ikili AGN'leri tespit etmeye çalıştılar. Birleşme sürecinde olduğu anlaşılan gökadaları tanımlamak için SDSS'den optik verilere danışarak başladılar. Tüm gökyüzü WISE anketinden elde edilen veriler daha sonra en güçlü AGN'leri gösteren galaksileri tanımlamak için kullanıldı.
Daha sonra, birleşmenin ileri bir aşamasında olduğu görülen yedi gökadayı tanımlamak için Chandra’nın Gelişmiş CCD Görüntüleme Spektrometresinden (ACIS) ve LBT'den gelen verilere danıştılar. Ellison liderliğindeki çalışma aynı zamanda Apache Point Gözlemevi'nde (MaNGA) Harita Yaklaşan Galaksilerin Haritalanması tarafından yeni kara delik çiftlerinden birini belirlemek için sağlanan optik verilere de dayanıyordu.
Birleştirilmiş verilerden, yedi birleşen gökadadan beşinin, 10 kiloparsekten (30.000 ışık yılı aşkın) daha az ayrılan olası ikili AGN'leri barındırdığını buldular. Bu, WISE tarafından sağlanan ve hızla büyüyen süper kütleli karadeliklerin öngördüğü ile tutarlı olan kızılötesi verilerle kanıtlanmıştır.
Buna ek olarak, Chandra verileri, birbirinden yavaşça biriken maddelerin kara deliklerle tutarlı olan, yakından ayrılmış x-ışını kaynağı çiftlerini gösterdi. Bu kızılötesi ve x-ışını verileri ayrıca süper kütleli kara deliklerin büyük miktarlarda toz ve gaz içine gömüldüğünü ortaya koydu. Ellison'un belirttiği gibi, bu bulgular, birden fazla dalga boyunda veriyi sıralamayı içeren özenli çalışmaların sonucuydu:
“Çalışmamız, kızılötesi seçimi X-ışını takibi ile birleştirmenin bu kara delik çiftlerini bulmanın çok etkili bir yolu olduğunu gösteriyor. X-ışınları ve kızılötesi radyasyon, bu kara delik çiftlerini çevreleyen belirsiz gaz ve toz bulutlarına nüfuz edebilir ve onları ayırmak için Chandra'nın keskin vizyonuna ihtiyaç vardır ”.
Bu çalışmadan önce, on çiftten daha az büyüyen kara delikler X-ışını çalışmalarına dayanılarak doğrulandı ve bunlar çoğunlukla tesadüfen idi. Birleşik veriler kullanılarak beş kara delik çifti tespit eden bu son çalışma hem şanslı hem de anlamlıydı. Süper kütleli karadeliklerin daha küçük karadeliklerin birleşmesinden oluştuğu hipotezini desteklemenin yanı sıra, bu çalışmaların yerçekimi dalgası araştırmaları üzerinde de ciddi etkileri vardır.
Satyapa, “Yerçekimi dalgası gözlemevlerinin sinyallerinin tahmin edilmesine yardımcı olmak için süper kütleli kara delik çiftlerinin ne kadar yaygın olduğunu anlamak önemlidir” dedi. “Zaten yapılan deneyler ve geleceğin çevrimiçi hale gelmesiyle, bu, kara delikleri birleştirmek için heyecan verici bir zaman. Evreni keşfetmek için yeni bir dönemin ilk aşamalarındayız. ”
2016'dan bu yana, Lazer İnterferometre Yerçekimi Dalgası Gözlemevi (LIGO) ve VIRGO Gözlemevi gibi enstrümanlar tarafından toplam dört yerçekimi dalgası örneği tespit edilmiştir. Bununla birlikte, bu tespitler, kara deliklerin daha küçük ve daha az kütleli olduğu sekiz ila 36 Güneş kütlesi arasındaki kara delik birleşmelerinin sonucuydu.
Öte yandan, süper kütleli Kara Delikler çok daha masiftir ve birbirine daha yakınlaşmaya devam ettikçe muhtemelen çok daha büyük bir yerçekimi dalgası imzası oluşturacaktır. Ve birkaç yüz milyon yıl içinde, bu çiftler sonunda birleştiklerinde, kütlenin kütleçekim dalgalarına dönüştürülmesiyle elde edilen enerji inanılmaz olacaktır.
Şu anda, LIGO ve Başak gibi dedektörler, Supermassive Kara Delik çiftleri tarafından oluşturulan yerçekimi dalgalarını tespit edememektedir. Bu çalışma, yerçekimi dalgalarının uzay-zaman üzerindeki etkisini ölçmek için yüksek hassasiyetli milisaniye pulsarlara dayanan Kuzey Amerika Nanohertz Kütleçekim Dalgaları Gözlemevi (NANOGrav) gibi diziler tarafından yapılmaktadır.
İlk özel uzay tabanlı yerçekimi dalga dedektörü olacak önerilen Lazer İnterferometre Uzay Anteni'nin (LISA) de aramada yardımcı olması bekleniyor. Bu arada, yerçekimi dalgası araştırması, Gelişmiş LIGO ve Gelişmiş Başak arasındaki mevcut işbirliği çabalarından çok fazla fayda sağlamıştır.
Gelecekte, bilim adamları ayrıca yerçekimi dalgası araştırması yoluyla süpernovaların iç kısımlarını inceleyebileceklerini de tahmin ediyorlar. Bu, kara delik oluşumunun arkasındaki mekanizmalar hakkında büyük olasılıkla ortaya çıkacaktır. Tüm bu devam eden çabalar ve gelecekteki gelişmeler arasında, daha çok Evreni ve içindeki en güçlü güçleri “duymayı” bekleyebiliriz.
Chandra X-ray Gözlemevi'nin izniyle, bu kara delik çiftlerinden ikisinin nihai birleşmesinin nasıl görüneceğini gösteren bu animasyonu kontrol etmeyi unutmayın:
