Bilim İnsanları Şimdiye Kadarki En Eski Süper Kütleli Kara Deliği Buldular!

07.07.2023 - 16:19

Kaynak: https://www.science.com/the-earliest-sup...

Evrenin derinliklerinde gizlenen ve James Webb Uzay Teleskobu'nun gözlemleriyle ortaya çıkan bir nesne, gökbilimcileri büyük bir sürprizle karşı karşıya bıraktı. Bu gözlemler, Güneş'in kütlesinin 9 milyon katı büyüklüğünde aktif bir süper kütleli kara deliği ortaya çıkardı. Bu kara delik, çevresinden uzaydan maddeyi içine çekerken aktif olarak büyümekte olan bir yapıya sahip.

Evrenin sisli şafağında gizlenen bir nesne gökbilimcilere büyük bir sürpriz yaptı.

James Webb Uzay Teleskobu aracılığıyla toplanan gözlemler, Güneş'in kütlesinin 9 milyon katı büyüklüğünde aktif bir süper kütleli kara deliği ortaya çıkardı , etrafındaki uzaydan maddeyi içine çekerken aktif olarak büyüyen bir kara delik.

Büyük Patlama'dan yaklaşık 570 milyon yıl sonra tespit edilen bu süper kütleli kara delik, şimdiye kadar tespit edilen en erken büyüyen süper kütleli kara delik.

Ancak bilim insanları bunun uzun süre rekor sahibi olarak kalmayacağını ummakta.

Kara delik, daha önce EGSY8p7 olarak bilinen ve o zamandan beri CEERS 1019 olarak yeniden adlandırılan, şimdiye kadar tespit edilen en eski galaksilerden birinin içinde bulundu.

Keşfi, Evren'in erken dönemlerindeki en büyük kafa karıştırıcı sorulardan birine yardımcı olabilir. Kozmik Şafak'taki kara deliklerin bu kadar kısa sürede nasıl bu kadar büyük boyutlara ulaştığı sorusunu.

Austin'deki Teksas Üniversitesi'nden astrofizikçi Rebecca Larson tarafından yönetilen keşfi detaylandıran bir makale The Astrophysical Journal'ın özel bir sayısında yayınlandı.

ScienceAlert'e konuşan Larson, 'Şimdiye kadar bulduğumuz en uzak aktif galaktik çekirdeği (AGN) ve en uzak, en erken kara deliği bulduk' dedi. Larson başlangıçta CEERS 1019'u, Evren'in çok erken dönemlerinde yıldız oluşumu tarafından üretilen ışığı araştıran çalışmasının bir parçası olarak inceliyordu.

Lyman-alfa emisyonu olarak adlandırılan bu ışığın, nötr hidrojenin yıldız oluşumu aktivitesi tarafından iyonlaştırılmasıyla üretildiği düşünülmektedir.

Erken Evren, ışığın yayılmasını engelleyen nötr hidrojen sisi ile doluydu; ancak bu hidrojen iyonize olduktan sonra ışık serbestçe akabilirdi.

Bilindiği gibi bu Reiyonizasyon Çağı tam olarak anlaşılamamıştır.

Bunun 13,8 milyar yıl önceki Büyük Patlama'dan sonraki ilk milyar yılda gerçekleştiğini biliyoruz, ancak Evren'in erken dönemlerinde o kadar uzağı görmek gerçekten zor. CEERS 1019 ve bir avuç diğer süper erken galaksi bu araştırma için mükemmel hedeflerdir, çünkü nispeten parlaktırlar.

Galaksi 2015 yılında Hubble verilerinde tespit edildi ve o zamanlar gözlemlenen en eski, en uzak galaksiydi.

Daha sonraki gözlemler varlığını doğruladı, ancak daha ayrıntılı bilgi elde edilmesi zor kaldı: Evrendeki en eski ışık, Evren'in genişlemesi nedeniyle spektrumun kızılötesi kısmına o kadar kaymıştır ki, onları araştırmak için JWST gibi güçlü, özel bir kızılötesi araç gereklidir.

Dolayısıyla, JWST ortaya çıktığında, CEERS 1019 - bu çağdaki Hubble galaksilerinin en parlağı bariz bir hedefti.

Teleskop dört aygıtıyla birlikte galaksiye sadece bir saat baktı, ancak çok sayıda veri elde etti. ScienceAlert'e konuşan Larson, 'O anda şöyle düşündüm: JWST ile görebildiğimiz her şeye bakın, bu galaksinin spektrumunun tüm bu bölümünü gördük ve Evren'in erken dönemlerindeki herhangi bir galaksiyi daha önce hiç görmemiştik' dedi.

"Bilgi karşısında şaşkına dönmüştüm."

Ama sonra Larson hiç beklemediği bir şey fark etti. Yıldız oluşumunun ışığına ek olarak, genellikle AGN ile ilişkili geniş bir emisyon özelliği vardı. Bundan bazı AGN araştırmacılarına bahsettiğinde, işler ilginçleşmeye başladı.

Tipik olarak evrenin erken dönemlerindeki bir galaksi ya bir AGN'den ya da yıldız oluşumundan ışık yayar.

Her ikisini de aynı galakside görmek son derece beklenmedikti. 'Ben de herkes kadar şaşırdım,' dedi Larson.

"Haftalardır hangisinin olması gerektiği konusunda tartışıyorduk, biri ya da diğeri olmalıydı.

Ve ortaya çıktı ki, ikisi de. Kara deliğin gördüğümüz emisyon çizgileri üzerinde bir miktar etkisi var, ancak görüntülerimizde gördüğümüz ışığın çoğu hala galaksinin yıldız oluşturan kısmı tarafından domine ediliyor.'

Süper kütleli bir kara deliğin 13,2 milyar yıldan daha uzun bir süre önce var olması ve büyüdüğünün görülmesi düşündüğünüz kadar şaşırtıcı değil.

Evrenin erken dönemlerinde çok daha büyük kara delikler tespit edilmiştir; Büyük Patlama'dan 690 milyon yıl sonra tespit edilen bir kuasar galaksisi olan J1342+0928, 800 milyon Güneş büyüklüğünde bir süper kütleli kara deliğe sahiptir. Büyük Patlama'dan 670 milyon yıl sonra tespit edilen J0313-1806'daki kara deliğin büyüklüğü ise 1,6 milyar Güneş olarak ölçülmüştür.

Bu kuasarların her ikisinde de AGN emisyonu hakimdir. Larson ve meslektaşları, CEERS 1019'un bir ara adımı temsil ettiğine inanıyor:

Daha sonraki, daha büyük, AGN baskın galaksiler ile bu galaksilerin ve kara deliklerinin ilk etapta nasıl oluşmaya başladığı arasında bir nokta. Larson, 'Bu galaksilerdeki kara deliklerin Evren'in erken dönemlerinde nasıl bu kadar büyük olduklarını bilmiyorduk ve hala da bilmiyoruz' dedi.

"Bulduğumuz şey, bu inanılmaz büyüklükteki kuasarlara dönüşen şeyin atası ya da öncüsü olabileceğini düşündüğümüz şey."

CEERS 1019'daki süper kütleli kara deliğe bakan araştırmacılar, bu nesnenin Evren'deki ilk yıldızlardan biri gibi büyük bir nesnenin çökmesiyle oluştuğunu düşünüyor.

Bu yıldızlar bugün sahip olduğumuz yıldızlardan çok çok daha büyüktü, bu nedenle böyle bir çöküşten kaynaklanan kara delik süper kütleli olma yolunda bir avantaja sahip olacaktı.

Ama yine de biraz desteğe ihtiyacı olacaktı. Bu da periyodik süper Eddington yığılması şeklinde olabilir. Eddington limiti, kara deliklerin büyüyebileceği maksimum sürdürülebilir hızdır. Malzeme bir disk içindeki kara deliğin etrafında dönerek, tıpkı bir kanaldan akan su gibi kara deliği besler.

Eddington sınırının üzerinde, malzeme o kadar hızlı hareket eder ki, kara deliğin etrafında dönmek yerine uzaya doğru uçar.

Süper Eddington birikimi sadece kısa süreler için mümkündür; ancak ekibin modellemesine göre, CEERS 1019'un merkezindeki kara deliğin büyümesine yardımcı olan patlamalarda mümkün olabilir.

CEERS ekip üyesi ve New York'taki Rochester Teknoloji Enstitüsü'nden astronom Jeyhan Kartaltepe, "Bu mesafelerdeki görüntülerde bu kadar çok yapı görmeye alışık değiliz" diyor.

'Bir galaksi birleşmesi, bu galaksinin kara deliğindeki faaliyeti körüklemekten kısmen sorumlu olabilir ve bu da yıldız oluşumunun artmasına yol açabilir.'

Ancak bu galaksiler hakkında daha fazla bilgi edinmenin en iyi yolu daha fazla ara galaksi bulmaktır ve bu da son derece mümkün görünmektedir.

Larson'un da belirttiği gibi, sonuçlar sadece bir saatlik gözlemlerden elde edildi. Gerçekten derin gözlemlerin, Evrenin nasıl doğduğunu ve nasıl büyüdüğünü anlamamıza yardımcı olacak daha uzak ve hatta daha sönük galaksileri ortaya çıkarması bekleniyor.