Merkez dışı yıldız ölümü, kendi galaksisinden arındırılmış, başıboş dolaşan süper kütleli kara deliğe işaret ediyor

Gökbilimciler, AT2024tvd adı verilen gelgit kesintisi olayında bir yıldızı parçalayan kara delikle ilgili yeni ayrıntıları ortaya çıkardılar. Bulgular bunun, görünür bir galaksinin merkezinde yer almayan türden, başıboş dolaşan süper kütleli bir kara delik olduğunu gösteriyor. Bu araştırmayı özetleyen makale şu tarihte yayınlandı: Astrofizik Günlük Mektupları 12 Haziran’da.

Gelgit bozulması olayı (TDE), bir yıldızın büyük bir kara deliğe çok yaklaşması ve yerçekimi tarafından parçalanmasıyla meydana gelir. Parçalanan yıldızın gazı daha sonra kara deliğin etrafındaki parlayan diskin içine girerek gökbilimcilerin tespit edebileceği parlak bir parlama yaratıyor.

Bir yıldız parçalaması

Gökbilimciler bu olağandışı TDE’yi 2024 yılında tespit etti. AT2024tvd, “nükleer dışı” veya merkez dışı olması nedeniyle dikkate değerdir; bu, normalde bir kara deliğin olmasını beklediğiniz ev sahibi galaksinin merkezinde gerçekleşmediği anlamına gelir. Güneş kütlesinin kabaca 100 milyar katı olan devasa bir galaksinin çekirdeğinden yaklaşık 0,8 kiloparsek uzakta bulunuyor.

Bu yeni takip çalışmasında ekip, gelgit kesintisi olayının parlak parlamalarından arta kalan parıltıyı analiz etti. Kara deliğin kütlesini ölçtüler ve yaklaşık 1 milyon güneş kütlesi olduğunu buldular. Bu nedenle, bu gerçekten süper kütleli bir kara deliktir; farklı, daha az kütleli bir kategori olan daha küçük bir “orta kütleli” kara delik değildir.

Ekip, kara deliklerin etrafında dönen gaz diskinin ayrıntılı bir fizik modelini kullanarak olayın X-ışını, ultraviyole ve optik dalga boylarında yaydığı ışığı analiz ederek, “hem gözlemsel hem de teorik olarak daha güvenilir ve daha iyi temellendirilmiş” olduğunu belirttikleri bir kara delik kütle tahmini elde etti. Bu kütle tahmini, kara delik kütlesi ile diğer TDE’lerde görülen diğer özellikler arasındaki bilinen ilişkilerle iyi uyum sağlıyor.

Bundan önce nükleer olmayan yalnızca iki TDE daha bulunmuştu ve bunların her ikisi de “ultra kompakt cüce” ​​galaksilerin içinde yaşayan daha küçük, orta kütleli kara delikler tarafından destekleniyordu. Ancak AT2024tvd farklıdır.

‘Galaksisiz’ bir gezgin

Ekip, çevrede bir yıldız kümesi veya cüce galaksiye dair hiçbir iz bulamadı; bu da kara deliğin, geçmiş etkileşimler sırasında parçalanan bir galaksinin arta kalan çekirdeği olabileceğini öne sürüyor. Kara deliğin kütlesinin kendisini çevreleyen yıldız kütlesinin %3’ünden daha fazla olduğu ortaya çıktı; bu alışılmadık derecede yüksek bir oran, neredeyse tamamen soyulmuş ve arkasında yalnızca yoğun çekirdeğini bırakmış bir galaksiye işaret ediyor. Araştırmacılar, bunun “gezgin bir SMBH’ye ev sahipliği yapan, gelgit nedeniyle oldukça sıyrılmış bir kalıntı çekirdek olarak bir kökeni güçlü bir şekilde desteklediğini” söylüyor.

Sıyırma şiddetli bir kara delik fırlatma olayından ziyade muhtemelen “küçük bir birleşme” (daha küçük bir galaksinin çok daha büyük bir galaksi tarafından yavaş yavaş yutulması) yoluyla gerçekleşti. Bu daha önceki bir çalışmanın bulgularıyla uyumludur. Ekip, küçük birleşmelerin büyük olanlardan çok daha yaygın olduğunu ve bu tür birleşmeler yoluyla büyük galaksilere çekilen kara deliklerin, galaksinin merkezinden uzakta, geniş yörüngelerde son derece uzun bir süre boyunca durma eğiliminde olduğunu belirtiyor.

Ayrıca tespit edilen bir yıldız kümesinin yokluğunun, hiç yıldız popülasyonunun olmadığını kanıtlamadığını söylüyorlar; bu sadece mevcut cihazlarla hiçbirinin tespit edilmediği anlamına gelir.

İlginçtir ki ekip aynı zamanda ev sahibi galaksinin gerçek merkezi kara deliğinin ne kadar ağırlığa sahip olması gerektiğini de hesapladı ve bunun çok daha büyük, bir milyar güneş kütlesinden fazla olması gerektiğini buldu; ayrıca AT2024tvd’nin kara deliğinin galaksinin ana kara deliği değil ayrı, yeri değiştirilmiş bir nesne olduğunu doğruladı.

Gelecek avlar

Ekip, bunun gibi olayların, bir galaksinin merkezini aydınlatmadıkları veya görünür yıldızlarla çevrelenmedikleri için aksi takdirde tespit edilemeyecek olan bu “gezgin”, gizli süper kütleli kara delikleri bulmanın ve incelemenin nadir fakat güçlü bir yolu olduğu sonucuna varıyor. “AT2024tvd, nükleer olmayan TDE’lerin, yerel evrende başıboş dolaşan SMBH popülasyonuna ilişkin doğrudan ve fiziksel temelli bir araştırma sağlayabileceğini gösteriyor” diye yazıyorlar.

Ekip, geleceğe bakıldığında, Vera Rubin Gözlemevi’nin Eski Uzay ve Zaman Araştırması gibi geniş alanlı gökyüzü araştırmalarının bunun gibi daha birçok nükleer olmayan TDE’yi ortaya çıkarmasının beklendiğini belirtiyor. Ancak X-ışınları, kara deliğin hemen yanında, birikim diskinin derinliklerinden gelen emisyonu takip ettiğinden, güvenilir kara delik kütlelerini tespit etmek için X-ışını gözlemleri temel olmaya devam edecek.