Gökbilimciler, ünlü tuhaf kuasarın X-ışını açısından zayıf olmadığını söylüyor

Yirmi yılı aşkın süredir, PHL 1811 kuasarının alışılmadık derecede az X-ışını radyasyonu ürettiği düşünülen, “doğal olarak X-ışını zayıf” kuasarların nadir bir sınıfının prototipi olduğu düşünülüyordu. Ancak 2024 yılında Einstein Probe uzay aracı, nesneyi parlak bir X-ışını parlamasıyla yakaladı. Yeni bir çalışmada gökbilimciler, gizemi yeniden ele almak için bu gözlemi 20 yılı aşkın arşiv verileriyle birleştirdi. Bulgular şu adreste yayınlandı: Astrofizik Dergisi 28 Temmuz’da.

Gizemli X-ışını zayıflığı

Aktif galaktik çekirdeklerde (AGN), merkezi kara deliğe doğru spiral çizen malzeme muazzam miktarda enerji açığa çıkarır. Kara deliğin etrafında dönen sıcak gaz halkası olan birikim diski, bu enerjiyi öncelikle optik ve ultraviyole (UV) ışıkta serbest bırakır. Ek olarak, diskin üzerinde korona adı verilen son derece sıcak plazmadan oluşan ayrı bir bölge bulunur ve X-ışını emisyonundan sorumludur. Bu iki emisyon arasındaki bağlantı iyi kurulmuştur.

AGN’lerin nadir bir alt kümesi, X-ışınlarında beklenenden çok daha sönük görünerek bu modeli bozuyor ve genellikle kara deliklerin teorik sınırdan daha hızlı beslenmesiyle bağlantılı. Bu, ya gazın optik/UV’yi karartmadan X-ışınlarını bloke ettiği ya da X-ışını yayan koronanın kendisi gerçekten bastırıldığı için “doğal olarak zayıf” olduğu anlamına gelebilir.

‘PHL 1811’in ilginç vakası’

Yirmi yıldan fazla bir süredir PHL 1811, “doğal olarak X-ışını zayıf” bir kuasarın ders kitaplarındaki örneğiydi. Kırmızıya kayma z = 0,192’de, güneş kütlesinin kabaca 180 milyon katı kütleye sahip bir kara delikten güç alan ve teorik Eddington sınırının üzerinde bir hızla beslenen, alışılmadık derecede parlak bir kuasardır.

Optik spektrumu hızlı beslenen bir kara deliğin işaretlerini gösteriyordu ve kızılötesinden UV’ye emisyonu tamamen sıradan bir kuasarınkine benziyordu. Ancak X-ışınlarında şaşırtıcı derecede soluktu; tahmin edilenden neredeyse 180 kat daha sönüktü. X ışınlarını engelleyen gaz belirtisi de göstermedi.

Bu durum, 2015 yılında XMM-Newton/NuSTAR gözlemlerinin, çoğu X ışınını bloke eden aşırı ağır gazın işaretlerini bulması ve emisyonun yalnızca küçük bir kısmının sızmasıyla değişti.

Ağustos 2024’te Einstein Probe uydusu, PHL 1811’i parlak bir “parlama” halinde yakaladı; bu, ilk kez normal, engellenmemiş bir X-ışını durumunda görüldüğü zamandı. Bu tam olarak karartma modelinin öngördüğü şeyin, engelleyici gaz görüş hattının dışına çıktığında ara sıra gerçekleşmesi gerektiğini öngörüyor.

Bu yeni çalışmada, Nanjing Üniversitesi’nden Bin Luo liderliğindeki bir araştırmacı ekibi, bu nesne üzerindeki 2001’den 2024’e kadar olan tüm X-ışını verilerini yeniden analiz etti. Ekip, PHL 1811’in (Chandra, XMM-Newton, Swift ve yeni Einstein Probu’nu kapsayan) her arşiv X-ışını gözlemini, yirmi yıl boyunca tutarlı bir şekilde X-ışını zayıflığını takip etmek için eşleşen UV ölçümlerinin yanı sıra yeniden işledi.

Netlik için tekrar ziyaret

2024’ten önce kuasar, X-ışınlarında olağanüstü derecede zayıftı ve çılgınca dalgalanıyordu, bazen birkaç gün içinde üç kat kayıyordu. Daha sonra, 2024’teki parlama sırasında, X-ışını çıkışı ilk kez aniden normal beklentilerle eşleşti ve birkaç gün içinde tekrar azaldı.

Ekip makalede şöyle yazıyor: “2024’ten önceki tüm dönemlerde aşırı X-ışını zayıflığını ve güçlü değişkenliğini doğruladık ve 2024 EP parlamasının, PHL 1811’in X-ışını nominal durumunda gözlemlendiği ilk ve tek zamanı işaret ettiğini bulduk.”

Bu arada, optik ve kızılötesi parlaklığı baştan sona neredeyse hiç değişmedi; bu, başka bir şeyin X ışınlarını bloke ederken birikim diskinin sabit kaldığını gösteriyor.

Kararlı optik/UV emisyonu ve çılgınca değişen X ışınlarının bu kombinasyonunu, eğer koronanın kendisi doğası gereği zayıfsa açıklamak zordur. Bunun yerine, kuasarın X-ışınları genellikle kalın, topaklı gaz bulutlarının arkasında gizlenir. Araştırmacılar, “Sonuçlarımız, PHL 1811’in içsel X-ışını zayıflığı yorumuna kıyasla ağır karartma senaryosunu güçlü bir şekilde destekliyor” sonucuna varıyor.

Araştırmacılar, PHL 1811’in optik/UV ve X-ışını emisyonu arasındaki belirlenmiş ilişkiye dayalı tahminlerden önemli ölçüde daha parlak yakalanması halinde, bunun karartma yerine içsel koronal varyasyonu destekleyeceğini belirtiyorlar. Gelecekteki gözlemlerin sonuçlarına itiraz etmeleri için kapı açık bırakıldı.

Şimdilik, yeni sonuçlar kuasardaki çarpıcı değişikliklerin kara deliğin kendisindeki değişikliklerden ziyade değişen karartmalardan kaynaklandığını ileri sürüyor.