Galaksiler arasında dolaşan bir kara delik, arkasında yıldızlar bırakır – Ars Technica

Fotoğraflarınızdan birinde benzer bir çizgi görürseniz, merceği temizlemek için muhtemelen birkaç dakika ayırmalısınız. Ancak bu durumda çizgi, Hubble Uzay Teleskobu tarafından çekilen ve Dünya’ya bağlı cihazlarda günlük yaşamın bıraktığı pislikten etkilenmeyen bir görüntüdeydi. Bu nedenle, bir araştırma ekibi uzun, ince bir yaymanın neyi temsil edebileceğini bulmaya karar verdi.

Hâlâ emin değiller, ancak en iyi açıklama, onu barındıran galaksiden fırlatılan süper kütleli bir kara delikten arta kalan bir uyanış gibi görünüyor. Serbest kalması muhtemelen bir galaksi birleşmesiyle bir araya gelen iki ek süper kütleli kara delikten kaynaklanıyor. Doğruysa, bu davranışın şimdiye kadar gördüğümüz ilk örneği olacaktır.

bu ne?

Filmli kameraların olduğu günlerde, bazen bir görüntüyü çekmekle onu geliştirmek arasında aylar hatta yıllar geçebiliyordu, yeni geliştirilen bir çekim yapmak ve kendinizi bir fotoğrafta ne yakaladığınızı merak ederken bulmak alışılmadık bir durum değildi. Gökbilimcilerin lekeyi Hubble görüntülerinden biri aracılığıyla gördüklerini açıklamalarında o günlerin yankısını neredeyse duyabilirsiniz: “İnce, neredeyse düz çizgi, verilerin kalitesinin görsel değerlendirmesinde kolayca görülüyordu.”

Daha yakından bakıldığında, çizginin biraz garip görünen bir galaksiye doğru uzandığı ortaya çıktı. “Daha önce kendi görsellerimizde veya literatürde böyle bir şeyle hiç karşılaşmamıştık, bu yüzden bu özelliği Keck Tablosu izleme planımıza dahil etmeye karar verdik.” [telescope] Yapı.”

Işığın nesneden gelen kırmızıya kaymasına bağlı olarak, hem galaksi hem de Dünya’dan yaklaşık olarak aynı uzaklıktalar, bu da ikisinin bağlantılı olduğunu gösteriyor. Araştırmacılar, çizginin yaklaşık 200.000 ışıkyılı uzunluğunda olduğunu tahmin ediyor. Galaksilerin merkezindeki süper kütleli karadelikler, uzun süre (hatta daha uzun süre) madde jetleri yayabilirken, bu jetler galaksiden uzaklaştıkça yayılma eğilimindedir. Bu durumda, çizgi uzunluğu boyunca ince tutuldu.

Çizgide yayılan yıldızlara bir bakış, yıldızların genel olarak çizgide aşağı doğru ve galaksiden uzaklaştıkça gençleştiğini gösterir. Her şeyi bir araya getirdiğimizde, çizginin yaklaşık 40 milyon yıl önce oluşmaya başladığı ve ucunun o zamandan beri saniyede yaklaşık 1.600 kilometre hızla galaksiden yavaş yavaş uzaklaştığı görülüyor.

eski teoriler

Bu hareket için olası bir açıklama, galaksinin süper kütleli bir kara delik fırlatmasıdır. Bu, iki gözlem nedeniyle kaçınılmazdır: neredeyse tüm galaksilerin çekirdeğinde süper kütleli bir kara delik var gibi görünmektedir ve çoğu galaksi, çoklu birleşmeler yoluyla oluşmuştur. Sonuç olarak, birleşme öncesi galaksilerin süper kütleli kara delikleri sonunda birbirleriyle çarpışacak. Bunun sınır dışı edilmeye yol açmasının iki yolu vardır. Birincisi, bu süper kütleli kara deliklerden ikisi, yerçekimi enerjisi üretiminin eşit olmadığı bir birleşmeye maruz kalırsa, bu, birleşme sonrası ürüne yönlü bir dürtü verebilir.

Tahliye için alternatif bir yol, bir veya daha fazla galaktik birleşme nispeten hızlı (astronomik terimlerle) birleşmelerde meydana gelirse, o zaman tüm merkezi kara deliklerin henüz birleşmemiş olması mümkündür. Bu durumlarda, birbirinin yörüngesinde dönen bu devlerden üç veya daha fazlasına sahip olabilirsiniz ve yerçekimi etkileşimlerinin bunlardan birini çekmesine izin verebilirsiniz.

Bu tür etkileşimlerin pek çok modellemesini yaptık, bu nedenle sınır dışı etme sürecini oldukça iyi anladık. Sahip olmadığımız şey, bir kara delik galaksiyi terk ettiğinde neler olabileceğine dair gerçekten iyi bir anlayış. Görünüşe göre bunu tasarlamaya 70’lerde yanlış nedenlerle başlamışız. İnsanlar, fırlatılan merkezi karadeliklerin, kuasarların çok uzakta veya parlak olmadıklarını ima ederek, devasa kuasar taşkınlarını açıklamanın bir yolu olabileceğini öne sürdüler. Ama kuasar olduğu ortaya çıktı o öyleydi Gerçekten parlak, bu yüzden tüm düşünce tarzının yanlış olduğu ortaya çıktı ve fikir hızla düştü.

Modeller, süreçteki hemen hemen her şeyin ilginç olacağını gösteriyor. İlk olarak, fırlatılan kara delik, birleşme öncesi galaksinin çekirdeğinde bulunan eşlik eden yıldızlardan oluşan bir kabuğu koruyacaktı. Fırlatıldıktan sonra, bu kabuğun boyutu, büyük bir küresel küme veya çok küçük bir cüce gökada ile karşılaştırılabilir olacaktır. Ancak içerideki yıldızlar, süper kütleli bir kara deliğin yörüngesinde döndükleri için inanılmaz derecede hızlı hareket ediyorlardı.

Fırlatılan küme -yüksek basınçlı yıldız sistemi olarak adlandırılır- galaksiden ayrıldıktan sonra gazın bir kısmıyla karşılaşırsa, gazın içinde bir şok dalgası yaratacaktır, bu da çizginin ucunun neden en parlak noktası olduğunu açıklayabilir. Gaz, ardından şok dalgalarının bıraktığı boşluğa çökecek ve bir yıldız oluşumunu serbest bırakacak. Bu, yaşlı yıldızların galaktik yönde ilerlemesini doğru bir şekilde açıklar.

Diğer tarafta

Yani, en azından kaba bir düzeyde, bu çizginin genel hatları, eski evinden uzaklaşan dev bir süper kütleli kara deliğe benziyor. Ancak modellerin on yıllardır gerçekten güncellenmemiş olması ve kozmoloji ve hesaplama gücü anlayışımızın o zamandan beri katlanarak artması dışında iki sorun var.

Belki de en büyük sorun, çizginin konumundan galaksinin diğer tarafında bir şey varmış gibi görünmesidir. Galaksiden çizginin ucu kadar uzak değildir ve onu galaksiye bağlayan bir yıldız çizgisi yoktur. Ama aynı zamanda, yakınında iyonlaştırıcı şoklar var gibi görünüyor ve galaksiye geri akan iyonize malzemeden oluşan bir saçılma izi var.

Bu nedenle, eğer aynı zamanda süper kütleli bir kara delik ise, çizgi boyunca fırlatılandan bile daha ağır olmalıdır, çünkü kıyaslandığında yavaş hareket ediyor gibi görünür (bu, her iki nesnenin de aynı anda fırlatıldığını varsayar). Ve aynı tür yıldız oluşumuna yol açmadıkları için farklı materyallerden geçmek zorundalar.

En sorunlu olanı, ikinci bir kara deliği aynı anda ancak ters yönde fırlatmanın bariz bir yolunun olmamasıdır. En basit fırlatma mekanizması, biri fırlatılan ve diğer ikisi galaktik çekirdekte kalan üç kara deliği içerir. Bu ikisinin birleşmesi ve birleşmeden yerçekimsel bir etki elde etmesi mümkündür, ancak bu tekmeyi belirli bir yöne göndermesi pek olası değildir – yine de bu nesne, fırlatılan kara delikten doğrudan uzaklaşacaktır. Üç kara deliği de fırlatmak mümkündür, ancak bu, hepsinin kütle olarak benzer olmasını gerektirir – ki bu pek olası değildir.

Bu nedenle, şimdilik, araştırmacılar geçici olarak bu üçüncü nesnenin iki süper kütleli kara deliği olan yüksek oranda sıkıştırılmış başka bir yıldız sistemi olduğunu öne sürüyorlar; Açıkçası daha fazla not gerektiren bir şey.

Ama bu tüm bölge için geçerli. Çizginin dışında tesadüfen hizalanmış gibi görünen başka bir nesne var, ancak bu doğrulanmadı. Gökbilimciler çizgiye bakmak için bir teleskop süresi elde etmeyi başardılar, ancak bundan pek bir şey elde edemediler ve daha derin pozlamalar ve daha fazla spektral analiz ile yapılabilecek çok şey var. Bu yüzden, umarım, daha uzun bir bakış, neye baktığımız hakkında bize daha iyi bir fikir verir.

Astrophysical Journal Letters, 2023. DOI: 2041-8213/acba86 (DOI’ler hakkında).