Son birkaç on yılda, gökbilimciler Evren'e (ve zamanda zamanda geriye doğru), neredeyse Evrenin başlangıcına bakabildiler. Bunu yaparak, Evrendeki en eski gökadalardan bazıları ve sonraki evrimleri hakkında çok şey öğrendiler. Bununla birlikte, süper kütleli kara deliklere (SMBH) ve büyük jetlere ilk kez gökadalar gibi, hala sınır dışı olan bazı şeyler vardır.
Uluslararası İleri Araştırmalar Okulu (SISSA) ve Japonya ve Tayvanlı bir gökbilimciler ekibinin son çalışmalarına göre, Süper Patlama'dan sadece 800 milyon yıl sonra süper kütleli kara deliklerin nasıl oluştuğuna ve 2 milyar yıldan daha az göreceli jetleri hakkında yeni bir fikir veriyor. sonra. Bu sonuçlar, Evrenimizdeki devasa nesnelerin düşündüğümüzden daha erken nasıl oluştuğunu gösteren, büyüyen bir vakanın parçasıdır.
Gökbilimciler SMBH'leri yarım yüzyılı aşkın bir süredir biliyorlar. Zamanla, en büyük gökadaların (Samanyolu dahil) çekirdeklerinde olduklarını fark ettiler. Galaksilerin evriminde oynadıkları rol de araştırmanın konusu olmuştur, modern gökbilimciler galaksilerdeki yıldız oluşum oranıyla doğrudan ilişkili oldukları sonucuna varmışlardır.
Benzer şekilde, gökbilimciler SMBH'lerin çevresinde gaz ve tozun ışık hızına yakın hızlandıkları sıkı toplanma diskleri olduğunu keşfettiler. Bu, bazı galaksilerin merkezinin o kadar parlak olmasına neden olur - aktif galaktik çekirdekler (AGN) olarak bilinir - disklerindeki yıldızları gölgede bırakırlar. Bazı durumlarda, bu biriktirme diskleri milyarlarca ışıkyılı uzaklıkta görülebilen sıcak malzeme jetlerine de yol açar.
Geleneksel modellere göre, galaksiler Evren bir milyar yıldan daha küçükken (yaklaşık 13 milyar yıl önce) merkezi kara delikler geliştirmek için yeterli zamana sahip değildi. Bununla birlikte, son gözlemler o sırada gökadaların merkezinde kara deliklerin oluştuğunu göstermiştir. Buna değinen, SISSA'dan bir bilim adamı ekibi, olası bir açıklama sunan yeni bir model önerdi.
Doktorası Lumen Boco tarafından yönetilen çalışmaları için. Evrenin Temel Fizik Enstitüsü'nden (IFPU) öğrenci - ekip SMBH'lerin erken galaksilerin orta bölgelerinde büyüdüğü bilinen gerçeğiyle başladı. Günümüzde eliptik gökadaların atası olan bu nesneler çok yüksek bir gaz konsantrasyonuna ve son derece yoğun bir yeni yıldız oluşumu oranına sahipti.
Bu galaksilerin ilk kuşak yıldızları kısa ömürlüdür ve hızlı bir şekilde nispeten küçük ancak sayıca önemli olan kara deliklere dönüşmüştür. Onları çevreleyen yoğun gaz, önemli bir dinamik sürtünmeye yol açtı ve hızlı bir şekilde galaksinin merkezine göç etmelerine neden oldu. Burası, zaman içinde yavaş yavaş büyüyen süper kütleli kara deliklerin tohumlarını oluşturmak için birleştiler.
Araştırma ekibinin son SISS basın bülteninde açıkladığı gibi:
“Klasik teorilere göre, çevreleyen maddeyi ele geçiren bir galaksinin merkezinde, esas olarak gaz, kendi üzerinde“ yetiştirmek ”ve sonunda kütlesiyle orantılı bir ritimle yutmak için süper kütleli bir kara delik büyür. Bu nedenle, gelişiminin ilk aşamalarında, karadeliğin kütlesi küçük olduğunda, büyüme çok yavaştır. Hesaplamalara göre, gözlemlenen kütleye ulaşmak için, Güneş'in milyarlarca katı, genç Evren'in yaşından bile çok daha uzun bir zaman gerekli olacaktır. ”
Bununla birlikte, geliştirdikleri orijinal matematiksel model, merkezi kara delikler için oluşum sürecinin ilk aşamalarında çok hızlı olabileceğini göstermiştir. Bu sadece erken evrende SMBH tohumlarının varlığı için bir açıklama sunmaz, aynı zamanda büyümelerinin zamanlamasını Evrenin bilinen yaşıyla uzlaştırır.
Kısacası, çalışmaları göç sürecinin ve erken kara deliklerin birleşmesinin sadece 50-100 milyon yılda 10.000 ila 100.000 güneş kütlesinde bir SMBH tohumunun oluşturulmasına yol açabileceğini gösterdi. Takımın açıkladığı gibi:
“[Kara] yukarıda belirtilen doğrudan gaz birikimine göre merkezi karadeliğin standart teori tarafından öngörülen büyümesi çok hızlı olacaktır, çünkü çekmede ve emmede başarılı olacağı gaz miktarı muazzam ve baskın hale gelecektir. önerdiğimiz süreç. Bununla birlikte, tam olarak mekanizmamızın öngördüğü kadar büyük bir tohumdan başlaması, süper kütleli kara deliğin küresel büyümesini hızlandırır ve Genç Evren'de de oluşumuna izin verir. Kısacası, bu teori ışığında, Büyük Patlama'dan 800 milyon yıl sonra, süper kütleli kara deliklerin Kozmos'u zaten doldurabileceğini söyleyebiliriz. ”
Ekip, gözlemlenen SMBH tohumları için bir çalışma modeli önermenin yanı sıra, bunu test etmek için bir yöntem de önerdi. Bir yandan, bu birleşmelerin neden olacağı yerçekimsel dalgalar vardır, bunlar Gelişmiş LIGO / Başak gibi yerçekimi dalga dedektörleri kullanılarak tanımlanabilir ve gelecekteki Einstein Teleskobu ile karakterize edilir.
Buna ek olarak, SMBH'lerin daha sonraki geliştirme aşamaları, ESA'nın 2034 civarında başlaması beklenen Lazer İnterferometre Uzay Anteni (LISA) gibi görevlerle araştırılabilecek bir şeydir. Benzer bir damarda, başka bir astronom ekibi yakın zamanda Atacama'yı kullandı. Büyük Milimetre / milimetre-altı Dizisi (ALMA), galaksilerle ilgili başka bir gizemi ele almak için, bu yüzden bazılarında jetler var, diğerleri yok.
Relativistik hızlarda (ışık hızının bir kısmı) seyahat eden bu hızlı hareket eden iyonize madde akışlarının, bazı gökadaların merkezinden yayıldığı gözlemlenmiştir. Bu jetler, aksi takdirde yeni yıldızlar oluşturmak için çökecek olan maddeyi dışarı atma biçimleri nedeniyle bir galaksinin yıldız oluşum oranına bağlanmıştır. Başka bir deyişle, bu jetler SMBH'ler gibi galaksilerin evriminde rol oynamaktadır.
Bu nedenle, gökbilimciler kara delik jetleri ve gaz bulutlarının zaman içinde nasıl etkileşime girdikleri hakkında daha fazla bilgi edinmeye çalıştılar. Ne yazık ki, erken Evren boyunca bu tür etkileşimleri gözlemlemek zordu. Atacama Büyük Milimetre / milimetre-altı Dizisini (ALMA) kullanarak, bir gökbilimciler ekibi çok uzak bir kuasardan gelen bozulmuş gazlı bulutların ilk kararlı görüntüsünü elde etmeyi başardı.
Kindai Üniversitesi'nden Prof. Kaiki Taro Inoue liderliğindeki bulgularını açıklayan çalışma, Astrofizik Dergi Mektupları. Inoue ve meslektaşlarının açıkladığı gibi ALMA verileri, Dünya'dan yaklaşık 11 milyar ışık yılı uzaklıkta bulunan bir quasar olan MG J0414 + 0534'ten çıkan genç bipolar jetleri ortaya çıkardı. Bu bulgular SMBH ve jetleri olan gökadaların Büyük Patlama 3 milyar yaşından küçük olduğunda var olduğunu göstermektedir.
ALMA'ya ek olarak, ekip, araya giren bir galaksinin yerçekiminin uzak bir nesneden gelen ışığı büyüttüğü yerçekimi merceği olarak bilinen bir tekniğe dayanıyordu. Bu “kozmik teleskop” ve ALMA’nın yüksek çözünürlüğü sayesinde ekip, MG J0414 + 0534 çevresindeki rahatsız edici gaz bulutlarını gözlemleyebildi ve galaksinin merkezindeki bir SMBH'den çıkan genç jetlerin neden olduğunu belirledi.
Japonya / SOKENDAI Ulusal Astronomi Gözlemevi'nde proje profesörü olan Kouichiro Nakanishi'nin bir ALMA basın açıklamasında açıkladığı gibi:
“Bu kozmik teleskop ile ALMA’nın yüksek çözünürlüklü gözlemlerini birleştirerek olağanüstü keskin bir görüş elde ettik, yani insan görüşünden 9.000 kat daha iyi. Bu son derece yüksek çözünürlükle, gazlı bulutların süper kütleli bir kara delikten atılan jetler etrafındaki dağılımını ve hareketini elde edebildik. ”
Bu gözlemler ayrıca, gazın jetlerin yönünü takip ettiği yerden etkilendiğini ve partiküllerin şiddetli hareket etmesine ve 600 km / s'ye (370 mps) kadar hızlanmasına neden olduğunu gösterdi. Dahası, bu etkilenen gazlı bulutlar ve jetlerin kendileri bu çağda tipik bir galaksinin boyutundan çok daha küçüktü.
Bundan dolayı ekip, MG J0414 + 0534 galaksisinde jet evriminin çok erken bir aşamasına tanık olduklarına karar verdi. Eğer doğruysa, bu gözlemler ekibin erken Evren sırasında galaksilerde önemli bir evrim sürecine tanık olmasına izin verdi. Inoue'nun özetlediği gibi:
“MG J0414 + 0534, jetlerin gençliği nedeniyle mükemmel bir örnek. Jetlerin erken evrim safhasında bile jetler ve gazlı bulutlar arasında önemli bir etkileşim olduğuna dair kanıtlar bulduk. Keşfimizin, erken Evren'deki galaksilerin evrimsel sürecini daha iyi anlamanın yolunu açacağını düşünüyorum. ”
Bu çalışmalar birlikte, Evrendeki en güçlü astronomik olaylardan ikisinin beklenenden daha erken ortaya çıktığını gösteriyor. Bu keşif aynı zamanda astronomlara bu fenomenlerin zaman içinde nasıl geliştiğini ve Evrenin evriminde oynadıkları rolü keşfetme fırsatı da sağlar.
