Gözlemlenebilir Evren, tahminen 91 milyar ışıkyılı çapını ölçen son derece büyük bir yer. Sonuç olarak, gökbilimciler uzaktaki nesneleri görmek için güçlü enstrümanlara güvenmek zorunda kalıyorlar. Ancak bunlar bile bazen sınırlıdır ve yerçekimi merceği olarak bilinen bir teknikle eşleştirilmelidir. Bu, uzak bir nesneden gelen ışığı büyütmek için büyük bir madde dağılımına (bir galaksi veya yıldız) dayanmayı içerir.
Bu tekniği kullanarak, California Teknoloji Enstitüsü'nden (Caltech) Owens Valley Radyo Gözlemevi'nden (OVRO) araştırmacılar tarafından yönetilen uluslararası bir ekip, uzak bir galaksideki süper kütleli bir kara delikten (PKS 1413 + olarak bilinir) sıcak gaz püskürtme uçlarını gözlemleyebildi 135). Keşif, süper kütleli kara deliklerin (SMBH) merkezlerinden sık sık tespit edilen sıcak gaz türlerinin bugüne kadar en iyi görüntüsünü sağladı.
Araştırma bulguları, 15 Ağustos sayısında yayımlanan iki çalışmada açıklanmıştır. Astrofizik Dergisi. Her ikisi de Caltech Millikan Doktora Sonrası Araştırmacısı Harish Vedantham tarafından yönetildi ve Anthony Readhead tarafından yönetilen uluslararası bir projenin parçasıydı - Robinson Astronomi Profesörü, Emeritus ve OVRO direktörü.
Bu OVRO projesi 2008'den beri faaliyet göstermektedir ve 40 metrelik teleskopunu kullanarak yaklaşık 1.800 aktif SMBH'nin ve ilgili galaksilerinin haftada iki kez gözlemini yapmaktadır. Bu gözlemler, aynı dönemde bu galaksiler ve SMBH'leri ile ilgili benzer çalışmalar yürüten NASA'nın Fermi Gama Işını Uzay Teleskobu'nu desteklemek için yapılmıştır.
Ekibin iki çalışmasında da belirttiği gibi, bu gözlemler, süper kütleli kara deliklerden periyodik olarak çıkarılan madde kümeleri hakkında yeni bilgiler sağlamanın yanı sıra, yerçekimi mercek araştırmaları için yeni olanaklar da yarattı. Dr. Vedantham'ın son Caltech basın açıklamasında belirttiği gibi:
“Kara delik jetleri boyunca akan bu malzeme yığınlarının varlığını ve ışık hızına yaklaştıklarını biliyoruz, ancak iç yapıları veya nasıl başlatıldıkları hakkında çok fazla şey bilinmiyor. Bunun gibi lens sistemleri ile, kümeleri kara deliğin merkezi motoruna daha yakın ve eskisinden çok daha ayrıntılı olarak görebiliyoruz. ”
Tüm büyük galaksilerin gökadalarının merkezinde bir SMBH olduğuna inanılırken, hepsinde onlara eşlik eden sıcak gaz jetleri yoktur. Bu tür jetlerin varlığı, bir galaksinin merkezinde, özellikle dalga boylarında özellikle radyo, mikrodalga, kızılötesi, optik, ultraviyole dahil olmak üzere kompakt bir bölge olan Aktif Galaktik Çekirdek (AGN) olarak bilinir. X-ışını ve gama ışını radyasyonu.
Bu jetler, bir SMBH'ye doğru çekilen ve bir kısmı sıcak gaz biçiminde çıkan malzemenin sonucudur. Bu akışlardaki materyaller ışık hızına yakın hareket eder ve akışlar 1 ila 10 milyon yıl arasında aktiftir. Çoğu zaman, jetler nispeten tutarlıdır, birkaç yılda bir ek sıcak madde kümeleri tükürürler.
2010 yılında, OVRO araştırmacıları PKS 1413 + 135’lerin radyo emisyonlarının bir yıl boyunca parladığını, soluklaştığını ve sonra tekrar parladığını fark ettiler. 2015 yılında aynı davranışı fark ettiler ve ayrıntılı bir analiz yaptılar. Diğer olası açıklamaları ekarte ettikten sonra, genel aydınlanmanın muhtemelen kara delikten çıkan iki yüksek hızlı malzeme kümesinden kaynaklandığı sonucuna vardılar.
Bu kümeler jet boyunca seyahat etti ve gözlemleri için kullandıkları yerçekimi merceğinin arkasından geçtiğinde büyüdü. Bu keşif oldukça tesadüfi idi ve uzun yıllar süren astronomi çalışmasının sonucuydu. Caltech'in kıdemli araştırma bilimcisi ve makalede ortak yazar Timothy Pearson'ın açıkladığı gibi:
“Bu nesneyi, yerçekimi merceğinin varlığına işaret eden parlaklıkta simetrik düşüşlerle bulmak için çok sayıda gökada gözlemi aldı. Galaktik çekirdeklerin büyütülmüş bir görüntüsünü verebilecek benzer nesneleri bulmaya çalışmak için diğer tüm verilerimize sıkı bir şekilde bakıyoruz. ”
Uluslararası ekibin gözlemleri konusunda da heyecan verici olan şey kullandıkları “lensin” doğasıydı. Geçmişte, bilim adamları büyük lenslere (yani tüm galaksilere) veya tek yıldızlardan oluşan mikro lenslere güveniyorlardı. Bununla birlikte, Dr. Vedantham ve Dr. Readhead liderliğindeki ekip, yaklaşık 10.000 güneş kütlesinden oluşan bir “milli lens” olarak tanımladıkları şeye güvendiler.
Bu, tarihte büyük olasılıkla bir yıldız kümesi olduğuna inandıkları orta büyüklükte bir lense dayanan ilk çalışma olabilir. Mili boyutlu bir merceğin avantajlarından biri, tüm ışık kaynağını engelleyecek kadar büyük olmaması ve daha küçük nesneleri tespit etmeyi kolaylaştırmasıdır. Bu yeni kütleçekimsel mercek sistemi ile, gökbilimcilerin eskisinden yaklaşık 100 kat daha küçük ölçeklerde kümeleri gözlemleyebilecekleri tahmin edilmektedir. Readhead'in açıkladığı gibi:
“Gördüğümüz topaklar orta kara deliğe çok yakın ve çok küçük - sadece birkaç gün geçti. Işık hızına yaklaşan bu küçük bileşenlerin, ön plandaki sarmal gökadadaki yerçekimi merceği tarafından büyütüldüğünü düşünüyoruz. Bu, saniyede ayın milyonda biri kadar mükemmel bir çözünürlük sağlar; bu, Ay'daki Dünya'dan bir tuz tanesi görüntülemeye eşdeğerdir. ”
Dahası, araştırmacılar, bu kitle aralığındaki nesneler hakkında çok fazla şey bilinmemesinin basit bir nedeni olarak, lensin kendisinin bilimsel ilgi gösterdiğini belirtiyorlar. Bu potansiyel yıldız kümesi bu nedenle bir çeşit laboratuvar gibi hareket edebilir ve araştırmacılara yerçekimi milli merceklerini inceleme şansı verirken aktif galaktik çekirdeklerden akan nükleer jetlerin net bir görünümünü sağlar.
İleriye baktığımızda, ekip, çalışmalarının sonuçlarını Çok Uzun Taban Çizgisi İnterferometresi (VLBI) olarak bilinen başka bir teknik kullanarak onaylamayı umuyor. Bu, dünyanın dört bir yanından PKS 1413 + 135 ve SMBH'nin merkezinde ayrıntılı görüntüler çeken radyo teleskoplarını içerecektir. Şimdiye kadar gözlemledikleri göz önüne alındığında, bu SMBH'nin birkaç yıl içinde (2020'ye kadar) başka bir madde yığınını tükürmesi muhtemeldir.
Vedantham, Readhead ve meslektaşları bu etkinliğe hazır olmayı planlıyor. Bir sonraki bu yığının tespit edilmesi sadece son çalışmalarını doğrulamakla kalmayacak, aynı zamanda gözlemlerini yapmak için kullandıkları milli lens tekniğini de doğrulayacaktır. Readhead'in belirttiği gibi, “Owens Valley Radyo Gözlemevi gibi bir üniversite gözlemevi olmadan sadece büyük bir teleskopu tek bir programa ayırmak için vaktimiz olduğu için böyle çalışmalar yapamadık.”
Çalışmalar NASA, Ulusal Bilim Vakfı (NSF), Smithsonian Enstitüsü, Academia Sinica, Finlandiya Akademisi ve Şili Centro de Excelencia en Astrofísica y Tecnologías Afines (CATA) tarafından sağlanan finansman sayesinde mümkün oldu.
