Gökbilimciler aktif kara deliğin eşiğinde benzeri görülmemiş özellikler yakaladı
Uzak bir galaksinin kalbindeki süper kütleli bir kara deliği izleyen uluslararası astronom ekipleri, NASA misyonlarından ve diğer tesislerden gelen verileri kullanarak daha önce hiç görülmemiş özellikler tespit etti.
Özellikler arasında, ışığın hızının neredeyse üçte biri hızında hareket eden bir plazma jetinin fırlatılması ve muhtemelen kara deliğin tam kenarından kaynaklanan alışılmadık, hızlı X-ışını dalgalanmaları yer alıyor.
Kaynak, Draco takımyıldızında yaklaşık 270 milyon ışık yılı uzaklıkta bulunan 1ES 1927+654 galaksisidir. Yaklaşık 1,4 milyon Güneş’e eşdeğer kütleye sahip merkezi bir kara deliğe ev sahipliği yapar.
Maryland Üniversitesi’nden Dr. Eileen Meyer, “2018’de kara delik, büyük bir optik, morötesi ve X-ışını patlamasıyla özelliklerini gözlerimizin önünde değiştirmeye başladı. O zamandan beri birçok ekip onu yakından takip ediyor” dedi.
Patlamadan sonra kara delik, yaklaşık bir yıl boyunca aktivitede bir durgunlukla sessiz bir duruma geri dönmüş gibi görünüyordu.
Ancak Nisan 2023’te, Maryland grubu, Goddard Uzay Uçuş Merkezi’ndeki bir ekip ve Swift Gözlemevi ve Uluslararası Uzay İstasyonu grubu tarafından yapılan ölçümlerde düşük enerjili X-ışınlarında aylarca süren istikrarlı bir artış olduğu fark edildi.
X-ışınlarındaki artış, Maryland (UMBC) ekibini yeni radyo gözlemleri yapmaya yöneltti ve bu da güçlü ve oldukça sıra dışı bir radyo parlamasının yolda olduğunu gösterdi.
Bilim insanları daha sonra Ulusal Radyo Astronomi Gözlemevi’nin (NRAO) Çok Uzun Baz Dizisi’ni (VLBA) ve diğer tesisleri kullanarak yoğun gözlemlere başladı.
ABD’nin dört bir yanına yayılmış bir radyo teleskop ağı olan VLBA, güçlü, yüksek çözünürlüklü bir radyo kamerası oluşturmak için ayrı çanaklardan gelen sinyalleri birleştirir. Bu, VLBA’nın 1ES 1927+654 mesafesinde bir ışık yılından daha az genişlikteki özellikleri tespit etmesini sağlar.
Şubat, Nisan ve Mayıs 2024’ten gelen radyo verileri, kara deliğin her iki yanından uzanan ve toplam boyutu yaklaşık yarım ışık yılı olan iyonize gaz veya plazma jetleri gibi görünen şeyleri ortaya koyuyor.
Gökbilimciler, canavar kara deliklerin yalnızca bir kısmının neden güçlü plazma jetleri ürettiği konusunda uzun zamandır kafa yoruyorlar ve bu gözlemler kritik ipuçları sağlayabilir.
Meyer, “Bir kara delik jetinin fırlatılışı daha önce gerçek zamanlı olarak hiç gözlemlenmedi. Dış akışın daha erken başladığını düşünüyoruz, X ışınları radyo parlamasından önce arttığında ve jet geçen yılın başlarında patlayana kadar sıcak gaz tarafından görüş alanımızdan gizlenmişti” dedi.
Ekibin araştırmacılarından Masterson, XMM-Newton gözlem verilerini kullanarak kara deliğin Temmuz 2022 ile Mart 2024 arasında son derece hızlı X-ışını değişimleri sergilediğini buldu.
Bu süre zarfında, X-ışını parlaklığı her birkaç dakikada bir %10 artıp azaldı. Mili hertz yarı periyodik salınımlar olarak adlandırılan bu tür değişimlerin süper kütleli kara deliklerin etrafında tespit edilmesi zordur ve bugüne kadar yalnızca bir avuç sistemde gözlemlenmiştir.
Masterson, “Bu salınımları üretmenin bir yolu, kara deliğin birikim diski içinde yörüngede dönen bir nesnedir. Bu senaryoda, X ışınlarının her yükselişi ve düşüşü bir yörünge döngüsünü temsil eder” dedi.
Eğer dalgalanmalar yörüngedeki bir kütle tarafından meydana getirilmiş olsaydı, nesne kara deliğin olay ufkuna, yani geri dönüşü olmayan noktaya yaklaştıkça periyot kısalırdı.
Yörüngedeki kütleler uzay-zamanda kütleçekim dalgaları adı verilen dalgalanmalar üretir. Bu dalgalar yörünge enerjisini tüketerek nesneyi kara deliğe yaklaştırır, hızını artırır ve yörünge periyodunu kısaltır.
İki yıl boyunca, dalgalanma periyodu 18 dakikadan sadece 7 dakikaya düştü – bu, süper kütleli bir kara delik etrafında türünün ilk ölçümüydü.
Eğer bu yörüngedeki bir nesneyi temsil ediyorsa, artık ışık hızının yarısı kadar bir hızla hareket ediyordu. Sonra beklenmedik bir şey oldu – dalgalanma periyodu sabitlendi.
Masterson,”ilk başta buna şaşırdık. Ancak, nesne kara deliğe yaklaştıkça, güçlü kütleçekiminin yoldaştan maddeyi soymaya başlayabileceğini fark ettik. Bu kütle kaybı, kütleçekim dalgaları tarafından uzaklaştırılan enerjiyi dengeleyebilir ve yoldaşın içe doğru hareketini durdurabilir” dedi.
Peki bu yoldaş ne olabilir? Küçük bir kara delik doğrudan içeri dalar ve normal bir yıldız canavar kara deliğin yakınındaki gelgit kuvvetleri tarafından hızla parçalanırdı.
Ancak ekip, düşük kütleli bir beyaz cücenin (Dünya kadar büyük bir yıldız kalıntısı) kara deliğin olay ufkuna yakın bir yerde sağlam kalabileceğini ve maddesinin bir kısmını atabileceğini buldu.
Masterson, bu modelin önemli bir öngörüde bulunduğunu belirtiyor. Kara deliğin bir beyaz cüce arkadaşı varsa, ürettiği kütleçekim dalgaları, ESA’nın NASA ile ortaklaşa yürüttüğü ve önümüzdeki on yılda fırlatılması beklenen bir görev olan LISA tarafından tespit edilebilecek.