Ünlü bir galaksinin kara deliği en şiddetli davranışını saklıyor

Gökbilimciler, yakındaki bir galaksinin kara deliğinin, daha önce fark edilenden çok daha güçlü ve gizli bir gaz çıkışı oluşturduğunu keşfetti. Merkezinde aktif olarak beslenen bir kara delik bulunan, iyi bilinen bir galaksi olan NGC 1068’i inceleyen araştırmacılar, kara deliğin enerjisinin çevredeki gazı nasıl yeniden şekillendirdiğini haritalamak için yeni kızılötesi gözlemleri mevcut verilerle birleştirdi. Sonuçlar 6 Ağustos’ta yayınlanan bir makalede bildirildi. Astronomi ve Astrofizik.

Galaksilerin nasıl evrimleştiğini şekillendirmek

Madde süper kütleli kara deliklere düştüğünde, büyük miktarlarda enerji açığa çıkararak güçlü rüzgarlar veya galaksinin merkezinden dışarı akışlar meydana gelir. Bu çıkışlar çevredeki gazı ısıtabilir, gazı dışarı çıkarabilir ve galaksideki yıldız oluşturan maddeleri karıştırıp yeni yıldızların oluşmasını engelleyebilir. Ayrıca merkezi kara deliğe giden gaz kaynağını da keserek galaksilerin evrimini düzenleyebilirler.

Ne kadar gazın dışarı atıldığını tahmin etmek, galaksi evriminin teorik modellerinin gerçek gözlemlerle test edilmesine yardımcı olabilir. Bununla birlikte, dışarı akan gazın çoğu, optik gözlemleri engelleyen ve algılamayı zorlaştıran kalın tozun arkasında gizlenmiş olabilir.

Bu çalışmada, Floransa Üniversitesi’nden Cosimo Marconcini liderliğindeki araştırmacılar, Messier 77 veya Kalamar Gökadası olarak da bilinen NGC 1068’in merkezinde aktif olarak biriken kara deliğin çıkışlarını araştırdı. Yaklaşık 45 milyon ışıkyılı uzaklıkta (yaklaşık 265 kentilyon mil) bulunan çubuklu sarmal bir gökadadır. Süper kütleli kara deliğinin ağırlığı 8 ila 17 milyon güneş kütlesi arasındadır.

Ekip, James Webb Uzay Teleskobu’ndan alınan orta kızılötesi gözlemleri kullandı çünkü orta kızılötesi ışık tozun içinden çok daha kolay geçiyor ve optik teleskoplarla görülemeyen gazı görme şansı sunuyor. Yeni JWST/MIRI integral alan spektroskopisini arşiv optik verileri (VLT/MUSE) ve milimetre dalga verileri (ALMA) ile birleştirdiler. Orta kızılötesi spektroskopi, 20’den fazla farklı iyonize gaz emisyon çizgisini ve 7 sıcak moleküler hidrojen geçişini ortaya çıkardı.

Saklan ve ara

Araştırmacılar hangi mekanizmanın baskın olduğunu belirlemek için optik ve orta kızılötesi emisyon çizgisi oranlarını kullandılar. Dışarı akışın yıldız oluşumundan değil, gerçekten AGN tarafından desteklendiğini buldular.

Daha sonra dışarı akışın iki farklı bileşene sahip olduğunu buldular: biri normal optik teleskoplarla görülebilen, diğeri ise yalnızca kızılötesi ışıkta tespit edilen, tozla örtülü ikinci bileşen. İkinci bileşen saniyede yaklaşık 300 kilometre daha hızlı (saatte yaklaşık 670.000 mil) hareket ediyordu ve akışın toplam kütlesinin çoğunu taşıyordu.

Çıkış, saniyede 2.000 kilometreye (saatte yaklaşık 1,2 milyon mil) varan hızlara ulaştı. Bu, kara deliğin şiddetli, yüksek hızlı akışının önemli bir kısmının, yaygın olarak kullanılan yöntemler tarafından fark edilmeden, göz önünde saklandığı anlamına geliyor.

Ekip, bu gizli akışın tam olarak ne kadar gaz ve enerji taşıdığını belirlemek için iki özel modelleme aracı kullandı. Standart tahmin yöntemleriyle karşılaştırıldığında ekibin yaklaşımı, akışın gerçek kütlesinin, enerjisinin ve momentumunun önceden düşünülenden 100 kat daha büyük olduğunu buldu. Toplamda birkaç milyon güneş kütlesi büyüklüğünde iyonize gaz galaksinin merkezinden dışarı doğru üfleniyor.

Sonsuza dek mi kayboldun?

Ekip ayrıca bu gazın kara deliğe doğru geri düşüp düşmeyeceğini de kontrol etti. Dışarı akışın hızını galaksinin kaçış hızıyla karşılaştırdıklarında, gazın tamamen kaçmak için gerekenden birkaç kat daha hızlı hareket ettiğini buldular. Bu, gazın bir kısmının serbest kalabileceğini ve sonunda geri düşmek yerine galaksiden kaçabileceğini gösteriyor.

Dahası, dışarı akışın momentumunun, AGN radyasyonunun tek başına üretmesi beklenenden daha büyük olduğu bulundu. Bu, galaksinin radyo jetinin de rüzgarın yanında mekanik olarak katkıda bulunduğunu düşündürebilir.

Makalede şöyle yazıyorlar: “Büyük dışarı akış enerjileri aynı zamanda eş-uzaylı radyo jetinin dışarı akan gazı yönlendirmede ve büyük mekanik iş enjekte etmede olası bir katkısını da akla getiriyor.”

Sonuçların tamamı, kara deliklerin ev sahibi galaksileri nasıl yeniden şekillendirdiğini doğru bir şekilde ölçmek için gelişmiş modellemeyle birlikte orta kızılötesi gözlemlerin gerekli olabileceğini gösteriyor. Ayrıca standart yöntemlerin sınırlamalarını da vurgularlar.

Araştırmacılar, “Bulgularımız, gerçek dışarı akış enerjisini doğru bir şekilde değerlendirirken ortaya çıkabilecek ciddi senaryo değişikliğini gösteriyor” diye yazıyor.