Evrendeki en güçlü nesnelerden biri bir radyo kuasar – yüksek enerjik parçacıklar püsküren dönen bir kara delik. Birine çok yaklaşın ve yerçekimi çekimi ile emilirsiniz veya çevreleyen yoğun ısıdan yanarsınız. Ancak ironik bir şekilde, kara delikleri ve jetlerini incelemek, araştırmacılara potansiyel olarak yaşanabilir dünyaların evrende nerede olabileceği hakkında fikir verebilir.
Bir astrofizikçi olarak, yirmi yılı kara deliklerin nasıl döndüğünü, bunun jetleri nasıl yarattığını ve etraflarındaki alanın ortamını nasıl etkilediğini modelleyerek geçirdim.
Kara delikler nedir?
Kara delikler, çevreleyen nesneleri içine çekmek için yerçekimi kullanan büyük, astrofiziksel nesnelerdir. Aktif kara delikler, sıcak, elektrik yüklü gaz içeren bir toplanma diski adı verilen gözleme şeklindeki bir yapıya sahiptir.
Toplama diski oluşturan plazma, galakside daha uzağa gelir. İki gökada çarpışıp birleştiğinde, gaz bu birleşmenin merkezi bölgesine huni olur. Bu gazın bir kısmı yeni birleştirilmiş kara deliğe yaklaşır ve toplanma diski oluşturur.
Her büyük galaksinin kalbinde bir süper kütleli kara delik var.
Kara delikler ve diskleri dönebilir ve yaptıklarında onlarla boşluk ve zaman sürükler-akıllara durgunluk veren ve kavramsal olarak kavramak çok zor bir kavram. Ancak kara delikler çalışmak önemlidir, çünkü galaksileri etkileyebilecek muazzam miktarda enerji üretirler.
Kara deliğin ne kadar enerjik olduğu, kara deliğin kütlesi, hızla dönüp dönmediği ve üzerine çok fazla malzeme düşüp düşmediği gibi farklı faktörlere bağlıdır. Birleşme en enerjik kara delikleri yakıt, ancak tüm kara delikler bir birleşmeden gaz ile beslenmez. Örneğin spiral galaksilerde, daha az gaz merkeze düşme eğilimindedir ve merkezi kara delik daha az enerjiye sahip olma eğilimindedir.
Enerji üretmenin yollarından biri, bilim adamlarının oldukça enerjik parçacıkların “jetleri” dediği şeydir. Bir kara delik, onu çevreleyen manyetik alanları ve enerjik parçacıkları çekebilir ve daha sonra kara delik döndükçe, manyetik alanlar yüksek enerjik parçacıkları püskürten bir jette bükür.
Manyetik tarlalar, bir lastik bandı çekip büktüğünüzde gibi enerjiyi depolamak için döndüğü gibi kara deliğin etrafında bükülür. Kauçuk bandını serbest bıraktığınızda öne doğru çekilir. Benzer şekilde, manyetik alanlar bu jetleri üreterek enerjilerini serbest bırakır.
Bu jetler, enerjinin kara deliğin ev sahibi galaksisine nasıl salındığına bağlı olarak bir galakside yıldız oluşumunu hızlandırabilir veya bastırabilir.
Dönen kara delikler
Bununla birlikte, bazı kara delikler, etraflarındaki toplanma diskinden farklı bir yönde döner. Bu fenomene karşı çekim denir ve meslektaşlarım ve ben bazı çalışmalar, bunun evrendeki en güçlü nesne türlerinden birinin davranışını yöneten önemli bir özellik olduğunu öne sürüyor: Radyo Quasar.
Radyo kuasarları, en güçlü enerji ve jetleri üreten kara deliklerin alt sınıfıdır.
Kara deliği dönen bir küre olarak ve birikme diski merkezde bir delik bulunan bir disk olarak hayal edebilirsiniz. Kara delik bu orta deliğe oturur ve bir yönlü dönerken, toplanma diski başka bir şekilde döner.
Bu karşı köken, kara deliği dönmeye zorlar ve sonunda Corotation adı verilen diğer yönde tekrar yükselir. Bir şekilde dönen bir basketbol hayal edin, ancak diğer tarafta dönecek şekilde dokunmaya devam edersiniz. Dokunma basketbolu indirecek. Ters yönde dokunmaya devam ederseniz, sonunda döner ve diğer yönde döner. Toplama diski aynı şeyi yapar.
Jetler kara deliğin dönme enerjisine girdiğinden, sadece kara delik hızla döndüğünde güçlüdürler. Karşı kökenten korotasyona geçiş en az 100 milyon yıl sürüyor. Başlangıçta karşı atılan birçoğu kara deliklerin hızla dönen kornişli kara delikler olması milyarlarca yıl sürüyor.
Böylece, bu kara delikler hem erken hem de daha sonra yaşamlarında güçlü jetler üretecekti, ortada jetlerin zayıf veya var olmadığı bir ara verecekti.
Kara delik, birikme diski ile ilgili olarak karşı emniyette döndüğünde, bu hareket, çevredeki gazdaki molekülleri birbirine yakın iten güçlü jetler üretir ve bu da yıldızların oluşumuna yol açar.
Ancak daha sonra, korotasyonda, jet eğilir. Bu eğim, jetin doğrudan gaza çarpması, ısıtması ve yıldız oluşumunu inhibe etmesi için bunu yapar. Buna ek olarak, jet ayrıca galaksi boyunca röntgen püskürtür. Kozmik X-ışınları yaşam için kötüdür çünkü organik dokuya zarar verebilirler.
Yaşamın gelişmesi için büyük olasılıkla yaşanabilir bir ekosisteme sahip bir gezegene ihtiyaç duyar ve röntgenlerle doymuş sıcak gaz bulutları bu tür gezegenleri içermez. Böylece, gökbilimciler bunun yerine kara deliğinden gelen eğik bir jet olmadan galaksiler arayabilirler. Bu fikir, zekanın evrende nerede ortaya çıkabileceğini ve olgunlaşabileceğini anlamanın anahtarıdır.
Rehber olarak kara delikler
2022’nin başlarında, rehber olarak kullanmak için bir kara delik modeli inşa ettim. X-ışınları ile püskürtmeden en fazla sayıda gezegeni üretmek için doğru tür kara deliklere sahip ortamlara dikkat çekebilir. Bu tür ortamlardaki yaşam tam potansiyeline çıkabilir.
Bu tür koşullar nerede var? Cevap, galaksilerin yaklaşık 11 milyar yıl önce birleştiği düşük yoğunluklu ortamlardır.
Bu ortamlar, güçlü jetler yıldız oluşumu oranını arttıran kara deliklere sahipti, ancak hiçbir zaman korotasyonda eğik jetler yaşamadılar. Kısacası, modelim teorik olarak, en gelişmiş dünya dışı medeniyetin büyük olasılıkla kozmik sahnede ve milyarlarca yıl önce ortaya çıkacağını öne sürdü.
