Çok uzun taban çizgisi dizisini (VLBA) ve çok büyük dizi (VLA) kullanan gökbilimciler, uzun bir uykudan uyanma eyleminde süper kütleli bir kara delik yakaladılar ve kara delik aktivitesinin en eski aşamalarına benzeri görülmemiş bir bakış sağladılar. Keşif, bu kozmik devlerin çevrelerini nasıl etkilemeye başladıkları ve galaksi evrimi hakkında uzun süredir devam eden bulmacaların çözülmesine yardımcı olabileceğine dair yeni bilgiler sunuyor.
Bologna Üniversitesi Francesco Ubertosi ve İtalya’daki Ulusal Astrofizik Enstitüsü (INAF/IRA) liderliğindeki araştırma, Dünya’dan yaklaşık 6 milyar ışık yılı bulunan Galaxy Cluster Chips 1911+4455’e odaklandı. Bu sistemi olağanüstü yapan şey, merkezi süper kütleli kara deliğinin sadece son zamanlarda “açık” — intronomik olarak konuşması – sadece bin yıl önce malzemeyi aktif olarak tüketmeye ve jetleri fırlatmaya devam etmesidir.
Çalışmanın baş yazarı Ubertosi, “Bu uyuyan bir dev uyanma izlemek gibi,” dedi. Diyerek şöyle devam etti: “Bu süper kütleli kara deliği, çevresini önemli ölçüde değiştirmek için zamana sahip olmadan önce aktif aşamasının başında görüyoruz. Kara delik geri bildirimlerinin ‘Öncesi’ resmini incelemek için inanılmaz derecede nadir bir fırsat.”
VLBA’nın olağanüstü çözünürlüğünü kullanarak-New York’tan Los Angeles’ta bir gazeteyi okumaya eşdeğer ayrıntıları ayırt edebilecek-ekip, Black Hole’s Jets’in merkezi kara delikten sadece yaklaşık 30 parsel (kabaca 100 ışık yılı) uzattığını keşfetti. Bu kulağa büyük gelebilir, ancak kozmik terimlerle, bunlar bebek jetleridir. Karşılaştırma için, benzer sistemlerde olgun kara delik jetleri on binlerce parsec için uzanabilir.
VLBA gözlemleri, galaksinin çekirdeğinden çıkan simetrik, iki taraflı jetlere sahip kompakt bir radyo kaynağı ortaya çıkardı. Radyo spektrumu, bunu sadece yaklaşık 1000 yaşında olduğu tahmin edilen çok genç bir radyo galaksisi olarak tanımlayan karakteristik “zirveli” şekli gösterir – bir kozmik göz açıp kapayıncaya kadar.
Bologna ve Inaf/IRA Üniversitesi’nden de ortak yazarı Myriam Gitti, “Jetler o kadar genç ve küçük ki, çevreleyen sıcak gazı itmek veya küme çekirdeğinde meydana gelen soğutma sürecini bozacak zamanları yoktu.” “Bu bize kara delik geri bildirimlerinin nasıl başladığını incelemek için eşsiz bir laboratuvar veriyor.”
Galaxy kümelerindeki süper kütleli kara deliklerin çoğu çalışması, kara deliğin milyonlarca yıldır aktif olduğu, devasa radyo yayan kabarcıkları şişiren ve çevredeki gazın ısıtılmasıyla olgun sistemlere odaklanmaktadır. Cips 1911+4455, araştırmacıların “ön besleme” kümesi dediği şeyi temsil eder-kara delikten önce var olan koşulları inceleyebilecekleri bir sistem çevresini önemli ölçüde etkilemektedir.
Önceki bir çalışma, küme çekirdeğindeki sıcak gazın çok düşük entropi ve kısa soğutma sürelerine sahip olduğunu bulmuştu. NASA Ames Araştırma Merkezi’nden ortak yazar Pasquale Temi, “Gördüğümüz şeyin, ilk etapta süper kütleli kara deliklerin nasıl tetiklendiğinin sigara tabancası olduğunu düşünüyoruz.” Dedi. “Bu küme çekirdeğindeki gaz çok verimli bir şekilde soğuyor, potansiyel olarak bu uyuyan kara deliği uyandıran yakıtı sağlıyor.”
Merkezi kara delik aktivitesine yeni başlarken, onu çevreleyen galaksi zaten olağanüstü bir yıldız fabrikası. Ekibin analizi daha önceki araştırmalarla uyumludur ve galaksinin yılda 140-190 güneş kütlesi oranında yıldız oluşturduğunu düşündürmektedir – kendi Samanyolu’ndan 100 kat daha hızlı. Bu, onu bilinen en hızlı yıldız oluşturan merkezi küme gökadalarından biri haline getirir.
İlginç bir şekilde, VLA ile radyo gözlemleri, Hubble uzay teleskop görüntülerinde görülebilen yıldız oluşturan bölgelerle tam olarak hizalanan radyo emisyonunun genişletilmiş “bıyıklarını” ortaya çıkardı. VLA görüntülerinde görülen bıyıklar muhtemelen süpernova ve büyük yıldızlardan gelen senkrotron radyasyonu ile güçlendirilir ve galaksinin müthiş yıldız oluşum oranının bağımsız olarak doğrulanmasını sağlar.
Keşfin, süper kütleli kara deliklerin ve ev sahibi galaksilerin nasıl birleştiğini anlamada önemli sonuçları vardır. Mevcut teoriler, kara delik geri bildiriminin büyük galaksilerde yıldız oluşumunu düzenlemek için çok önemli olduğunu göstermektedir, ancak çoğu gözlem bu sürecin zaten olgun olduğu sistemlerden kaynaklanmaktadır.
Ubertosi, “Cips 1911+4455, kara delik geri bildirimlerinin nasıl başladığının farklı bir lezzetini temsil edebilir.” “Bu durumda, sadece kara deliğin soğutmayı tetikleyen uzun bir süre uykuda olması değil, küme aynı zamanda soğutmayı artırmış ve kara deliği uyandırmaya yardımcı olabilecek yeni bir birleşme belirtileri gösteriyor.”
Çalışma, bu genç radyo kaynağını tespit etmek ve karakterize etmek için gereken hassasiyeti ve çözümü elde etmek için birden fazla NRAO tesisinden gelen gözlemlerin birleştirilmesini gerektiriyordu. VLBA, küçük jetleri ölçmek için gereken ultra yüksek çözünürlüğü sağlarken, VLA, yıldız oluşumundan zayıf uzatılmış emisyonu tespit etmek için gereken hassasiyeti sundu.
İtalyan Ulusal Astrofizik Enstitüsü’nden (INAF/IRA) ortak yazar Marcello Giroletti, “Bu tür bir keşif, birden fazla tamamlayıcı radyo teleskopuna sahip olma gücünü sergiliyor.” Dedi. “VLBA bize parsec ölçeklerindeki jetleri görmek için büyüteç verirken, VLA daha geniş bağlamı anlamak için geniş açılı görünüm sağlar.”
Gözlemler, 320 MHz’den 5 GHz’e kadar çoklu frekans bandı kapsadı, bu da ekibin ayrıntılı radyo spektrumlarını oluşturmasına ve radyo kaynağının genç yaşını doğrulamasına izin verdi.
Ekip, bu genç kara deliğin zamanla nasıl geliştiğini izlemek için 1911+4455 cipsini izlemeye devam etmeyi planlıyor. Ayrıca, daha büyük bir ön besleme kümeleri örneği oluşturmak için daha benzer sistemleri tanımlamayı umuyorlar.
Ubertosi, “Bu keşif, kara delik geri bildirimlerini incelemek için yeni bir yol açıyor.” Dedi. “Sonuçta sadece sonucuna bakmak yerine, şimdi süreci geliştikçe inceleyebiliriz. Bu kozmik devlerin ilk önce nasıl ortamlarını şekillendirmeye başladığını görmek için bir zaman makinesine sahip olmak gibi.”
Makale yeni yayınlandı Astrofizik Dergisi. Araştırma, galaksi evrimindeki en temel süreçlerden birini anlamaya yönelik önemli bir adımı temsil ediyor – süper kütleli kara deliklerin yıldız oluşumunu nasıl düzenlediğini ve evrendeki en büyük yapıların gelişimini nasıl etkiliyor.
