Yeni bir bilgisayar modeli kullanarak, gökbilimciler M87 galaksisinin ortasındaki kara deliğin daha önce düşünüldüğünden en az iki kat daha büyük olduğunu belirlediler. Güneş'in kütlesinin 6.4 milyar katı ağırlığında olan, henüz ölçülen en büyük kara deliktir ve bu yeni model, yakındaki diğer büyük galaksilerdeki kabul edilen kara delik kütlelerinin benzer miktarlarda olabileceğini düşündürmektedir. Bunun galaksilerin nasıl oluştuğu ve büyüdüğü teorileri üzerinde sonuçları vardır ve hatta uzun zamandır devam eden astronomik bir paradoksu bile çözebilir.
Austin'deki Texas Üniversitesi'nden gökbilimciler Karl Gebhardt ve Max Planck Dünya Dışı Fizik Enstitüsü'nden Jens Thomas, Pazartesi günü Pasadena, Amerikan Astronomi Derneği konferansında bulgularını detaylandırdı.
Galaksilerin nasıl oluştuğunu ve büyüdüğünü anlamaya çalışmak için, gökbilimciler bugün galaksiler hakkında yapıldıkları, ne kadar büyük oldukları ve ne kadar ağır oldukları gibi temel bilgilerle başlarlar. Gökbilimciler bu son kategori olan galaksi kütlesini, galaksinin etrafında dönen yıldızların hızını ölçerek ölçerler.
Thomas, toplam kütle çalışmaları önemlidir, ancak “en önemli nokta, kitlenin karadelikte mi, yıldızlarda mı yoksa karanlık haloda mı olduğunu belirlemektir. Hangisinin olduğunu bulmak için sofistike bir model çalıştırmalısınız. Ne kadar çok bileşeniniz varsa, model o kadar karmaşıktır. ”
M87'yi modellemek için Gebhardt ve Thomas dünyanın en güçlü süper bilgisayarlarından birini kullandılar, Austin Üniversitesi Texas Advanced Computing Center'daki Texas Üniversitesi'ndeki Lonestar sistemi. Lonestar 5.840 işlem çekirdeğine sahip bir Dell Linux kümesidir ve saniyede 62 trilyon kayan nokta işlemi gerçekleştirebilir. (Bugünün en üst düzey dizüstü bilgisayarında iki çekirdek vardır ve saniyede 10 milyar kayan nokta işlemi gerçekleştirebilir.)
Gebhardt ve Jens'in M87 modeli, galaksinin önceki modellerinden daha karmaşıktı, çünkü yıldızlarını ve kara deliğini modellemeye ek olarak, galaksinin ana galaksinin ötesine uzanan küresel bir bölge olan “karanlık halo ”unu da hesaba katıyor. galaksinin gizemli “karanlık maddesini” içeren görünür yapı.
Gebhardt, “Geçmişte, karanlık haleyi her zaman önemli bulduk, ancak onu keşfetmek için bilgisayar kaynaklarımız da yoktu” dedi. “Daha önce sadece yıldızlar ve kara delikler kullanabiliyorduk. Karanlık hale getirin, çok fazla pahalı hale geliyor, süper bilgisayarlara gitmelisiniz. ”
Lonestar sonucu, M87’nin kara deliği için önceki modellerin birkaç kez kitlesiydi. “Hiç beklemiyorduk,” dedi Gebhardt. O ve Jens, modellerini “oradaki en önemli gökada” üzerinde test etmek istediler.
Son derece muazzam ve elverişli bir konumda (astronomik açıdan), M87, yaklaşık otuz yıl önce merkezi bir kara deliği barındırması önerilen ilk gökadalardan biriydi. Ayrıca madde kara deliğe yaklaştıkça galaksinin çekirdeğini aydınlatan aktif bir jet uçağına sahiptir ve astronomların kara deliklerin maddeyi çektiği süreci incelemesine izin verir. Tüm bu faktörler M87'yi “süper kütleli kara delik çalışmaları için çapa” yapar, dedi Gebhardt.
M87 için bu yeni sonuçlar, diğer son çalışmaların ipuçlarıyla ve kendi son teleskop gözlemleriyle (hazırlıktaki yayınlar) birlikte, en büyük galaksiler için tüm kara delik kütlelerinin hafife alındığından şüphelenmesine neden oldu.
Bu sonuç “karadeliklerin gökadalarla ilişkisi için önemlidir” dedi Thomas. “Karadeliğin kütlesini değiştirirseniz, karadeliğin galaksiyle ilişkisini değiştirirsiniz.” Galaksi ve karadelik arasında sıkı bir ilişki var ve bu da araştırmacıların galaksilerin kozmik zaman boyunca nasıl büyüdüklerini araştırmasına izin verdi. En büyük gökadalarda karadelik kütlelerinin arttırılması bu ilişkinin yeniden değerlendirilmesine neden olacaktır.
Yakındaki galaksilerdeki karadelikler için daha yüksek kütleler, kuasar kütleleriyle ilgili bir paradoksu çözebilir - çok daha erken bir kozmik çağda görülen çok uzak galaksilerin merkezlerindeki aktif kara delikler. Kuasarlar, malzeme sarsıldıkça parlak bir şekilde parlar ve olay ufkunu (ışığın bile ötesinde hiçbir şeyin kaçamayacağı bölge) geçmeden önce bol miktarda radyasyon verir.
Gebhardt, “Kuasar kara delik kütlelerinin çok büyük olması konusunda uzun süredir devam eden bir sorun var - 10 milyar güneş kütlesi” dedi. “Ama yerel galaksilerde, neredeyse hiç büyük olmayan kara delikler görmedik. Şüphe, kuasar kitlelerin yanlış olduğundan önceydi ”dedi. Ancak “M87'nin kütlesini iki veya üç kat arttırırsak, sorun neredeyse ortadan kalkar.”
Bugünün sonuçları model tabanlıdır, ancak Gebhardt ayrıca Gemini Kuzey Teleskobu ve Avrupa Güney Gözlemevi'nin Çok Büyük Teleskopu'nda yeni güçlü enstrümanlar kullanarak M87 ve diğer galaksilerin yeni teleskop gözlemlerini yapmıştır. Yakında yayına sunulacak olan bu verilerin karadelik kütlesi hakkında mevcut model tabanlı sonuçları desteklediğini söyledi.
Galaktik koyu halelerin gelecekteki teleskop gözlemleri için Gebhardt, Austin Üniversitesi McDonald Gözlemevi'nde Teksas Üniversitesi'nde nispeten yeni bir enstrümanın mükemmel olduğunu belirtiyor. “Kara delik kütlesini elde etmek için haleyi incelemeniz gerekiyorsa, VIRUS-P'den daha iyi bir alet yoktur” dedi. Enstrüman bir spektrograftır. Işığı astronomik nesnelerden bileşen dalga boylarına ayırır ve bir nesnenin mesafesini, hızını, hareketini, sıcaklığını ve daha fazlasını bulmak için okunabilen bir imza oluşturur.
VIRUS-P, halo çalışmaları için iyidir, çünkü çok geniş bir gökyüzü alanında spektrumlar alabilir ve gökbilimcilerin karanlık halo'nun baskın olduğu galaksi merkezinden çok uzak mesafelere çok düşük ışık seviyelerine ulaşmasına izin verebilir. Yakında gelecek olan Hobby-Eberly Telescope Karanlık Enerji Deneyi (HETDEX) için daha büyük VIRUS spektrografına giren teknolojiyi test etmek için tasarlanmış bir prototip.
Kaynaklar: AAS, McDonald Rasathanesi
