Devasa Sarmal Rüzgarlar Süper Kütleli Kara Deliklerin Büyümesine Yardımcı Oluyor

Yakındaki ESO320-G030 galaksisini inceleyen Northwestern Üniversitesi liderliğindeki uluslararası bir gökbilimciler ekibi, galaksinin merkezindeki süper kütleli kara deliğin büyümesine yardımcı olan son derece güçlü spiral manyetik rüzgarlar keşfetti. Bu süreç, gaz ve toz girdaplarıyla beslenen yeni yıldızların ve gezegenlerin doğumuna dikkate değer bir şekilde benziyor. Bu yeni keşif, süper kütleli kara deliklerin milyonlarca veya milyarlarca yıldız ağırlığına nasıl ulaştığına dair uzun süredir çözülemeyen bir gizemi çözmek için daha önce bilinmeyen kanıtlar sağlıyor. Çalışmayı yöneten Northwestern'den Mark Gorski, "Yıldızların erken gelişimlerinde manyetik alanlar tarafından hızlandırılan sarmal rüzgarların yardımıyla büyüdüğü iyi bilinir, tıpkı bu galaksideki rüzgarlar gibi," dedi. "Gözlemlerimiz, süper kütleli kara delikler ile küçük yıldızların, son derece farklı ölçeklerde de olsa, benzer süreçlerle büyüyebileceğini gösteriyor." Galaksi evrimi konusunda uzman olan Gorski, Northwestern'ın Astrofizikte Disiplinlerarası Keşif ve Araştırma Merkezi (CIERA) bünyesinde doktora sonrası araştırmacıdır. Araştırmaya başladığında, Gorski İsveç'teki Chalmers Teknoloji Üniversitesi'nde doktora sonrası araştırmacıydı.

Galaktik Komşumuza Bakış

Samanyolu da dahil olmak üzere çoğu galaksi merkezlerinde süper kütleli kara delik barındırır. Bu devasa cisimlerin nasıl bu kadar büyük boyutlara ulaştığına dair bilmece çözülemedi. İz arayışında, Gorski ve meslektaşları Dünya'dan sadece 120 milyon ışık yılı uzaklıkta bulunan ESO320-G030 galaksisini inceledi. ESO320-G030, Samanyolu'ndan on kat daha hızlı yıldız oluşturan son derece aktif bir galaksidir. Gökbilimciler, Şili'deki Atacama Büyük Milimetre/ Submilimetre Dizi (ALMA) Gözlemevi'ndeki teleskopları kullanarak bu galaksiyi inceledi. "Bu galaksi kızılötesinde bu kadar parlak olduğu için, teleskoplar merkezindeki harika detayları ortaya çıkarabiliyor," dedi Chalmers Teknoloji Üniversitesi'nden radyo astronomi profesörü ve çalışmanın ortak yazarı Susanne Aalto. "Galaksinin çekirdeğinden rüzgarlarla taşınan moleküllerin ışığını ölçmek, bu rüzgarların nasıl başlatıldığına dair izler umuduyla süper kütleli bir kara delikle veya yakında bir tanesiyle büyüyen bir kara delikle bağlantılı olarak izlemeyi istedik - ve ALMA'yı kullanarak kalın toz ve gaz tabakalarının arkasındaki ışığı inceleyebildik.

Spiral Rüzgarların Açık Kanıtları

ESO320-G030'nun merkezi kara deliği etrafında sıkı bir şekilde dolaşan yoğun gazı incelemek için, bilim insanları hidrojen siyanür moleküllerinden gelen ışığı inceledi. Doppler kayması tekniklerini kullanarak, araştırmacılar gazdaki ince detayları görüntüleyip hareketleri izleyerek spiral manyetik rüzgarların varlığını gösteren desenler ortaya çıkardı. Diğer rüzgarlar ve jetler, galaksinin merkezindeki süper kütleli kara delikten materyali uzaklaştırırken, yeni keşfedilen rüzgarlar başka bir süreç ekler, bu da kara deliği besler ve büyümesine yardımcı olur. Araştırmacılar, kara deliğin etrafında dönen materyali, bir gidere dökülen suya benzetiyor. Materyal kara deliğe yaklaştıkça ilk olarak kaotik bir dönen disk içinde birikir. Orada, manyetik alanlar gelişir ve güçlenir. Manyetik alanlar, materyali galaksiden uzaklaştırmaya yardımcı olur, bir rüzgar girdabı oluşturur. Materyal rüzgarlara kaptırıldığında, dönen disk yavaşlar ve materyalin akışını hızlandırarak kara deliğe daha kolay akmasına yol açar. Aalto, "Rüzgarın galaksi merkezinden yükselirken spiral bir yapı oluşturduğunu görebiliyoruz. Dönen, dışa akan materyalin dönüşünü, kütlesini ve hızını ölçtüğümüzde, rüzgarın gücü için birçok açıklamayı, yıldız oluşumu örneği dahil, ekarte etmekten şaşırdık. Bunun yerine, çıkış akışı gaz akışıyla beslenebilir ve mıknatıslanmış alanlar tarafından bir arada tutuluyor gibi görünüyor," dedi.

Süper Kütleli Kara Delikler Rüzgarları Nasıl Elde Eder

Tüm büyük galaksilerin çekirdeklerinde, güneşin milyonlarca veya milyarlarca katı kütleye sahip bir süper kütleli kara delik bulunduğuna inanılıyor. Ancak, bu kara deliklerin tümü kuasarları, evrendeki en parlak ışık kaynakları yapmaz. Bunun nedeni, bazı süper kütleli kara deliklerin üzerlerinde beslenebilecekleri büyük miktarda gaz ve toz ile çevrili olmamasıdır. Örneğin, galaksimizin kalbindeki süper kütleli kara delik, Sagittarius A* (Sgr A*), sessiz ve soluktur. Diğer süper kütleli kara delikler ise, etraflarında dönen ve onları yavaşça besleyen yassı bir bulut içinde bol miktarda materyalle çevrelenir. Merkezi kara deliğin devasa çekim gücü, birikim disklerinde güçlü sürtünmeye neden olarak bu materyalleri ısıtır ve parlak bir şekilde parlamalarına neden olur. Bu bölgeler, çevredeki galaksinin tüm yıldızlarının birleşik ışığını gölgede bırakabilecek kadar parlaktır, aktif galaktik çekirdekler (AGNs) olarak bilinir. Uzak perspektiflerden bu bölgeler "quasar" olarak adlandırılır. Birikim disklerinden yayılan yoğun radyasyonun başka bir etkisi daha vardır: aktif galaktik çekirdeklerden gaz ve toz gibi çevresel materyalleri uzaklaştırır. Quasar rüzgarları, ayrıca genişleyen ana galaksinin dışına gaz ve toz taşıyabilir. James Webb Uzay Teleskobu'nun yardımıyla, araştırmacılar, J1007+2115'ten gelen quasar rüzgarlarındaki materyalin 4.7 milyon mil/saat (7.6 milyon kilometre/saat) muazzam hızlarla hareket ettiğini gözlemledi. Bu kadar güçlü, geniş alanlara ulaşabilen rüzgarlar büyük miktarda materyal taşır. Leo, J1007+2115'ten gelen quasar rüzgarlarının her yıl 300 güneş kütlesi eşdeğerinde materyal taşıdığını söyledi.